Ein Transistor ist ein aktives Halbleiterbauelement, das als Schalter oder kontinuierlich einstellbares Verstärkungselement wirkt. Er bildet die zentrale Funktionseinheit moderner integrierter Schaltungen und bestimmt damit maßgeblich die Anforderungen an Werkstoffe und Fertigungsprozesse.

Werkstoffwissenschaftlich basiert der Transistor auf gezielt dotierten Halbleitern (klassisch Si, zunehmend auch Ge, SiGe, III-V-Verbindungen, Metalloxide oder organische Halbleiter). Durch p- und n-Dotierung werden Raumladungszonen und Potentialsperren erzeugt, deren Modulation den Ladungstransport steuert. Grenzflächenqualität, Defektdichte, Verspannung und Kristallorientierung beeinflussen entscheidend die Ladungsträgerbeweglichkeit und die Zuverlässigkeit.

Beim Feldeffekttransistor (FET) kontrolliert ein Gate-Potential einen leitfähigen Kanal zwischen Source und Drain. Varianten umfassen den Silizium-MOSFET, Metalloxidtransistoren, transparente Oxidtransistoren, organische Feldeffekttransistoren sowie Kohlenstoffnanoröhren-FETs. Elektrolyt- oder ionengesteuerte Transistoren (z. B. organisch-elektrochemische Transistoren) nutzen zusätzlich Ionenleitung und Volumen-Dotierungseffekte.

Materialseitig sind u. a. dielektrische Schichten (Gate-Dielektrika, Elektrolyte), Kontaktmaterialien (Schottky-Barriere-Transistoren, niedrigohmige Ohm’sche Kontakte), als auch Substrate (starr, flexibel, transparent) relevant. Gedruckte Transistoren erfordern löslich prozessierbare Halbleiter, Leiterpasten und kompatible Prozessfenster bei niedrigen Temperaturen.

Für die weitere Skalierung stehen Defekttoleranz, Grenzflächenstabilität, Variabilität von Materialparametern sowie Zuverlässigkeitsphänomene (Bias-Temperature-Instabilität, Elektromigration, Ionendiffusion) im Mittelpunkt der werkstoffwissenschaftlichen Forschung.