Новости перспективных технологий

Новый материал продлит время автономной работы электроники будущего

Изображение с сайта science.compulenta.ru

Металлоксидные транзисторы — объект интенсивных исследований в качестве следующего поколения материалов, которые должны сменить аморфный кремний, использующийся сегодня для производства подавляющего большинства TFT-матриц в LCD-панелях (от телевизоров до букридеров). Недостатком аморфного кремния является его «прожорливость»: энергопотребление матрицы быстро растёт с увеличением разрешения. Конечно, всегда можно что-то улучшить в структуре старой лошадки, но вместе с тем всё больше внимания уделяется материалам новым, которые могли бы обеспечить прорыв — как это, например, случилось с IGZO.

Изображение, полученное с электронного микроскопа, и диаграмма прототипа устройства на основе нового аморфного тонкоплёночного транзистора IWO (иллюстрация NIMS).

Не так давно было обнаружено, что подвижность электронов внутри аморфной структуры тонкоплёночных IGZO-транзисторов (InGaZnO, или индий-галлий-цинк-оксид) в 20–50 раз превышает таковое в аморфном кремнии, что позволяет транзисторам на аморфных IGZO (a-IGZO) быстрее переключаться. А это существенно снижает время отклика TFT-экрана. Кроме того, апертурный коэффициент IGZO-субпикселов значительно выше, что гарантирует возможность создания экранов с ещё более высоким разрешением.

Всё хорошо, но a-IGZO и другие металлоксидные полупроводники не являются «чистыми» материалами, как а-Si, а представляют собой смешанные оксиды, структура и состав которых сильно зависят от условий получения. Самыми критическими параметрами считаются количество кислорода и влаги (остальное контролировать несравнимо легче). Таким образом, разработка методов, позволяющих надёжно управлять этими факторами, считается первоочередной задачей для промышленного производства транзисторов на основе металлоксидных плёнок, таких как a-IGZO (чтобы не получилось, как с iPad 3, когда по «техническим причинам» пришлось отказаться от ненадёжного IGZO в пользу «запасного варианта» — старого доброго а-Si, увеличив толщину и вес планшета, а потом неожиданно снимать переходную модель-заплатку в пользу «внезапной» новой модели).

В нынешнем исследовании, проведённом в Национальном институте материаловедения (Япония), в качестве альтернативы дорогому и весьма сложному в производстве a-IGZO был предложен аморфный IWO (индий-вольфрам-оксид), который использовался в качестве тонкоплёночного транзистора и был получен в присутствии экстремально малого количества оксида ванадия по отношению к оксиду индия.

Материал, очевидно, не содержит ни галлия, ни цинка, элементов, которые слишком трудно, по словам авторов, контролировать в аморфном состоянии. Поскольку гомогенные аморфные плёнки могут быть получены методом простого магнетронного распыления с низкой энергией и без нагревания субстрата, создание высокопроизводительных транзисторов на основе тонких плёнок IWO — дело довольно простое. Кроме того, отсутствие дорогого галлия (да и просто третьего компонента) гарантирует более высокую надёжность и экономическую эффективность конечного производства.

Таким образом, по мнению учёных, их открытие позволит создавать в целом гораздо более дешёвые дисплеи высочайшего уровня для мобильной электроники, которые были бы куда менее энергозатратны по сравнению с аморфным кремнием и проще-надёжнее в производстве, чем a-IGZO.

Информация с сайта science.compulenta.ru со ссылкой на материалы Национального института материаловедения.

Автор оригинального текста: Роман Иванов.