波纹状晶体管阵列：有利于超高清柔性显示技术发展！

导读

近日，沙特阿卜杜拉国王科技大学 （KAUST）开发出一种独特的晶体管架构。它有利于提升显示器电路的性能，促进超高清柔性显示器技术发展，进一步改善用户视觉体验。

背景

时下，各领域技术都发展迅速，创新成果不断涌现，显示器技术也不例外。之前，传统的桌面电脑的显示器笨重、庞大、分辨率低。然而，现在的智能手机显示器轻薄、小巧、分辨率更高、显示效果更佳。

随着制造工艺、新材料、半导体晶体管等技术不断进步，特别是OLED技术的出现和发展，如今的显示器呈现出低成本、低功耗、柔性化、高帧频、高分辨率、高对比度、高清等新发展趋势。

未来，显示器的形状和尺寸可以灵活变化，甚至可以穿戴在人身上，这一切已不仅仅是科幻，正一步一步地走向现实和大规模商用。

（图片来源：日本东北大学）

创新

近日，沙特阿卜杜拉国王科技大学 （KAUST）开发出一种独特的晶体管架构。它有利于提升显示器电路的性能，促进超高清的柔性显示器技术的发展，进一步改善用户视觉体验。

（图片来源：Muhammad M. Hussain）

技术

智能手表、移动设备和电视中使用的平板显示器是依靠平面晶体管电路，实现高分辨率和快速成像。这些电路中，薄膜晶体管就像开关一样，控制着激活单个图像单元（像素）的电流，这些像素由发光二极管（LED）或者液晶组成。

未来，显示器需要提高分辨率和帧率，提供更好的视觉体验。晶体管小型化能够增强分辨率，沟道材料更高的场效应迁移率则可以同时满足这些需求。它是通过在施加电压的条件下，促进触点之间的电子和空穴的流动，从而使得晶体管切换得更加快速，占据的像素面积更小。

迄今为止，非晶氧化物半导体材料，例如：氧化锌和铟镓氧化锌，为晶体管的沟道提供了适度的迁移率。但是，缩小这些晶体管尺寸的代价昂贵，而且还会引入缺陷，例如：短沟道效应。团队的领导者 Muhammad Hussain 表示，短沟道效应将增加功耗，降低性能。

作为一个替代方案，Hussain 团队设计出一种非平面的垂直半导体鳍状结构。这种结构侧向互联形成波纹状的晶体管阵列。研究人员选择氧化锌作为激活的沟道材料，并在硅基材上生成波纹状架构，然后使用低温工艺将它转移到柔软的聚合物载体上。

（图片来源：参考资料【2】）

（图片来源：参考资料【2】）

价值

多亏了垂直定向，研究人员们将晶体管放宽了70%，而且不会增加它们占有的像素面积，使得晶体管性能翻倍。这种波纹状的阵列降低了短沟道效应，并且比平面产品具有更高的导通电压稳定性。

更进一步说，在概念设计实验中，它们驱动柔性LED的输出功率是传统方案的两倍。Hussain 表示：“这种LED更加明亮，而且不会提升功耗。”

超高分辨率的柔性显示器将惠及下一代移动电子设备，例如：现场即时的医疗诊断设备。

关键字

显示器、柔性电子、晶体管

参考资料

【1】https://discovery.kaust.edu.sa/en/article/459/making%250awaves-for-ultrahigh-definition-displays

【2】Hanna, A.N., Kutbee, A.T., Subedi, R.C., Ooi, B. & Hussain, M.M. Wavy architecture thin-film transistor for ultra-high resolution flexible displays. Small advance online publication, 13 November 2017.

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