Los circuitos electrónicos de alto rendimiento hechos completamente de materiales transparentes podrían tener innumerables aplicaciones, desde pantallas de visualización frontal en parabrisas de automóviles hasta televisores transparentes y ventanas inteligentes en hogares y oficinas. Los investigadores de KAUST han encontrado una manera de hacer transistores transparentes y otros componentes esenciales de los circuitos electrónicos utilizando materiales económicos y fácilmente disponibles y una técnica de fabricación simple1.

El óxido de indio y estaño (ITO) es el material de elección actual para la electrónica porque combina la transparencia óptica con la conductividad eléctrica. Su uso abarca desde pantallas de teléfonos inteligentes sensibles al tacto hasta paneles solares que captan la luz. El indio escasea, sin embargo, y a medida que aumenta la demanda de dispositivos que contienen ITO, también lo hace el precio del indio.

Una alternativa de ITO de bajo costo prometedora es un material transparente conocido como óxido de zinc dopado con aluminio (AZO).

"Los elementos que componen este material son más abundantes que el indio, haciendo de AZO una opción comercialmente sensata, ", dijo el profesor Husam Alshareef de la División de Ingeniería y Ciencias Físicas de KAUST, quien también dirigió la investigación". los dispositivos electrónicos fabricados con AZO han mostrado tradicionalmente un rendimiento inferior al de los dispositivos fabricados con ITO ".

Para superar esta limitación, Alshareef y su equipo de investigación utilizaron una tecnología de alta precisión llamada deposición de capa atómica, un proceso en el que los circuitos se construyen una sola capa de átomos a la vez. Los vapores volátiles de aluminio y zinc en forma de trimetil aluminio y dietil zinc se introdujeron alternativamente sobre el sustrato transparente, donde se adhieren a la superficie en una sola capa antes de reaccionar in situ para formar AZO.

"El uso de la deposición de capas atómicas para hacer crecer todas las capas activas simplifica el proceso de fabricación del circuito y mejora significativamente el rendimiento del circuito al controlar el crecimiento de la capa a escala atómica, "Explicó Alshareef.

Para muchos dispositivos electrónicos, el componente clave es el transistor de película delgada. Cuando se combinan en grandes cantidades, estos dispositivos permiten que las computadoras hagan cálculos, la unidad muestra y actúa como sensores activos. Alshareef usó un material transparente llamado óxido de hafnio que estaba intercalado entre capas de óxido de zinc para formar los transistores altamente estables utilizados para fabricar los circuitos transparentes.

"Nuestras propiedades de transistores son las mejores reportadas hasta ahora para transistores completamente transparentes que usan contactos AZO, "dijo el estudiante de doctorado Zhenwei Wang, que llevó a cabo gran parte del trabajo experimental.

Otra ventaja del enfoque de Alshareef es que la deposición de la capa atómica solo requiere una temperatura de 160 grados Celsius para formar cada capa, que es lo suficientemente bajo para que los circuitos transparentes se formen sobre sustratos plásticos flexibles así como sobre vidrio rígido.