Área grande, Los semiconductores bidimensionales conectados a través de conductores de óxido transparente producen componentes electrónicos transparentes de alto rendimiento.

Dispositivos electrónicos transparentes, como pantallas transparentes, Las ventanas inteligentes y los circuitos ocultos requieren componentes completamente translúcidos para que los usuarios interactúen digitalmente con su entorno percibido y manipulen esta información en tiempo real. Ahora, Los investigadores de KAUST han ideado una estrategia que ayuda a integrar contactos de óxido metálico conductores transparentes con semiconductores bidimensionales (2-D) en estos dispositivos.

Láminas semiconductoras ultrafinas que se componen de metales de transición asociados con átomos de calcógeno, como el azufre, selenio y telurio, Presentan propiedades electrónicas excepcionales y transparencia óptica. Sin embargo, hasta la fecha, la incorporación de monocapas de sulfuro de molibdeno (MoS2) en circuitos se ha basado en sustratos de silicio y electrodos metálicos, como el oro y el aluminio. La opacidad de estos materiales ha estancado los intentos de desarrollar dispositivos electrónicos bidimensionales totalmente transparentes.

El equipo de KAUST dirigido por los científicos de materiales Xi-Xiang Zhang y Husam Alshareef ha combinado monocapas de MoS2 con contactos transparentes para generar una serie de dispositivos y circuitos, como transistores, inversores, rectificadores y sensores. Los contactos consistían en óxido de zinc dopado con aluminio (AZO), un material transparente y eléctricamente conductor de bajo costo que pronto puede reemplazar al ampliamente utilizado óxido de indio y estaño. "Queríamos aprovechar las excelentes propiedades electrónicas de los materiales 2-D, manteniendo total transparencia en los circuitos, "explica Alshareef.

Según Alshareef, los investigadores hicieron crecer los contactos en un área grande por deposición de capa atómica, durante el cual las capas de átomos individuales se acumulan con precisión sobre un sustrato. Su principal dificultad era también formar monocapas de MoS2 de alta calidad sobre sustratos a base de silicio en un área grande. "Superamos esto mediante el uso de una capa interfacial que promueve el crecimiento de MoS2, "dice Alshareef.

El equipo también desarrolló un proceso de transferencia a base de agua que mueve las monocapas de gran área depositadas sobre un sustrato diferente. como vidrio o plástico. Luego, los investigadores depositaron los contactos AZO en las hojas 2-D transferidas antes de fabricar los dispositivos y circuitos.

Los dispositivos resultantes superaron a sus equivalentes equipados con contactos metálicos opacos, como puerta, electrodos de fuente y drenaje, lo que demuestra la alta compatibilidad entre los contactos de óxido metálico conductores transparentes y las monocapas de MoS2. "Los transistores fabricados por el proceso de área grande mostraron el voltaje de encendido más bajo de cualquier transistor de película delgada basado en monocapa MoS2 reportado desarrollado por deposición de vapor químico, "dice el estudiante de doctorado Zhenwei Wang, primer autor del estudio.

"Se planean circuitos adicionales que ayudarán a demostrar que nuestro enfoque es robusto y escalable, "dice Alshareef.