全透明晶体管问世 可在眼镜片上嵌入电视屏幕

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现在，有许多手机和数码相机都使用了有机电致发光显示屏（OLED）显示器。但是OLED显示器厂商们预计以后一定会出现面积更大、可弯曲的、完全透明的OLED显示器。 他们想象着可以在遮阳板和汽车挡风玻璃上看见明亮的地图，在眼镜片上嵌入电视屏幕以及生产出可以卷起的透明电脑显示屏。虽然OLED显示屏本身是透明的，但是为了得到清晰的显示效果，那些控制着每个显示器OLED或者像素的晶体管也必须是透明的。
珀杜大学和西北大学的研究员们现在已经利用氧化锌和氧化铟纳米线生产出了可弯曲的、透明晶体管。相反，现在显示器中所用的非晶体或者多晶硅晶体管是不透明的。 新型晶体管的性能也比过去的硅制晶体管性能更好，更容易在可弯曲的塑料材质上生产。
珀杜大学的电子工程教授和计算机工程教授大卫珍妮说，晶体管可以让OLED显示器更加明亮和透明。 在OLED显示器周围配置传统的不透明晶体管电路时，显示器上的许多部分都不会发光。但是珍妮说，如果在像素下方或者上方配置透明的晶体管，显示器的发光面积就会增大。
在生产那种晶体管时，珍妮和他的同事首先在玻璃或者塑料中放入了一个氧化铟锌栅电极，然后在表面采用纳米线解决方案。 当纳米线校直之后，他们就在纳米线两端放入氧化铟锡制成的源极和漏极。氧化铟锌和氧化铟锡都是透明材料。
纳米线晶体管拥有高电子迁移率，它是决定晶体管运行速度以及它可以传送多大电流的关键因素。实际上，它的流动性比非晶硅制成的晶体管要强几百倍。现在显示器中所用的许多电子设备普遍都使用的是非晶硅制成的晶体管。 因此，珍妮说晶体管可以做得更小、更快一些。他说，晶体管的体积缩小就意味着更大的像元面积。 另外，纳米线晶体管也比硅晶体管更容易在塑料材质上制作，因为它不需要进行高温处理。
研究组们最近已经利用氧化锌或者氧化铟薄膜或者碳纳米管制成了透明的晶体管。那些技术都存在一定的问题。虽然碳纳米管晶体管的电子迁移率更高，更耐用，但是它们不是完全透明的，因为它们需要用很小的金属接触点来将纳米管与电极连接起来。 另一方面，薄膜晶体管更容易在各种材质的表面上生产，但是它的流动性要差很多。
俄勒冈大学从事透明电子学研究的电子工程和电脑工程学教授约翰维格说，新款晶体管在电子流动性、可弯曲性和透明度上的性能是相当强的。 他说，现在剩下的最大的问题是这些技术能否转换成为现实世界的可生产性？
现在，还无法控制纳米线在表面中的位置和它们排列的方式。维格说：“在试验过程中，你投入了2000多条纳米线，希望有一条可以处于你希望的方向上。 但是，除非是用来制作大显示器的晶体管，否则随机性投入纳米线的方法是行不通的。”
珍妮说，实际上你不得不采取某些措施让纳米线处在你所希望的地方。在这方面，生产透明晶体管的纳米线、薄膜和碳纳米管等三种生产技术都比传统硅晶体管技术要强一些。
据伊利诺斯州大学材料科学与工程学教授约翰罗杰斯说，那三种技术最终能否获得商业上的成功将取决于它们在透明度、电子性能、柔性和生产便利性以及成本高低等许多不同因素上是否能够达到要求。罗杰斯说：“至于哪种技术才能最终胜出目前还不好说，这将是一场势均力敌的竞争。”