Les transistors à couche mince (TFT) constituent une classe importante de dispositifs semi-conducteurs, aux applications très variées dans les écrans à panneau plat, les capteurs et d'autres domaines. Ces dernières années, les semi-conducteurs oxydes à large bande interdite ont suscité un vif intérêt dans le domaine des transistors à couche mince, en raison de leur formation de film à basse température, de leur mobilité électronique élevée et de leur transparence à la lumière visible. En raison du faible couplage capacitif du diélectrique de grille conventionnel en SiO2, la tension de fonctionnement typique des transistors à couche mince actuels est généralement supérieure à 10 V, ce qui limite considérablement leur utilisation dans le domaine portable. Des études ont montré que les liquides ioniques et les gels ioniques (IonGels) possèdent des capacités électriques de double couche électrique à basse fréquence pouvant atteindre 10 μF/cm². Les chercheurs ont utilisé ce type de diélectrique de double couche électrique pour fabriquer des transistors organiques à couche mince dont la tension de fonctionnement ne dépasse que 1,0 à 2,0 V. Cependant, jusqu'à présent, de tels diélectiques de grille sont rarement employés dans le développement de dispositifs transistors à semi-conducteurs oxydes inorganiques.
À partir de 2009, le groupe de recherche de Wan Qing, de l'Institut de technologie et d'ingénierie des matériaux de Ningbo, Académie chinoise des sciences, a observé une énorme capacité de double couche électrique dans un système de film microporeux composé de particules nano-SiO2. Utilisant ce film diélectrique comme isolant de grille, ils ont réussi à mettre au point un transistor mince en film transparent haute performance fonctionnant à basse tension, avec une tension de fonctionnement inférieure à 1,5 V (Appl.Phys.Lett.95, 152114(2009); Appl. Phys. Lett.96, 043114(2010)). Cet article a été mis en avant par NatureAsiaMaterials sous le titre « Transistors transparents : faible consommation, haute performance ». Sur cette base, le groupe de recherche a également développé avec succès des transistors papier haute performance sur substrats en papier, en utilisant un procédé entièrement à température ambiante, et a réalisé une régulation par enrichissement ou appauvrissement du transistor grâce à une technologie de régulation de la pression d'oxygène (IEEE Trans. on Electron Devices. 57, 2258 (2010)). En outre, le groupe de recherche a également introduit le plasma Li, H dans le film de nanoparticules SiO2 par simple trempage, ce qui a considérablement renforcé la capacité de double couche électrique de l'isolant de grille. Par la suite, ils ont réussi à mettre au point un transistor mince en film mince à double couche électrique à oxyde à ultra-basse tension, à structure verticale (IEEE Electron Device Letters, 31, 1263 (2010); Appl. Phys. Lett. 97, 052104 (2010)).
Récemment, le groupe de recherche a mis au point de manière indépendante un procédé d'auto-assemblage. En utilisant une seule masque, le canal ITO et les électrodes source/drain ITO sont déposés sur le diélectrique de la grille à double couche électrique par une seule pulvérisation magnétron, ce qui permet d'achever la fabrication du transistor. (IEEE Electron Device Letters, 31, 1137 (2010)). De plus, le groupe de recherche a également utilisé un seul nanofil de SnO2 comme canal du transistor afin de mettre au point avec succès un transistor à double couche électrique à nanofil entièrement transparent fonctionnant à très basse tension (Journal of Materials Chemistry, 20, 8010 (2010)).
Les transistors à double couche électriques à ultra-basse tension mentionnés ci-dessus, basés sur des semi-conducteurs oxydés, présentent un large potentiel d'application dans les domaines des dispositifs de détection et d'affichage portables à faible coût.