Исследователи в Университете Корё и Samsung, Продвинутый Технологический институт теперь развивал новый тип транзистора тонкой пленки, это значительно быстрее, чем его предшественники – важный шаг к ускорению показа изображения на устройствах как экраны смартфона и телевизоры. Ученые сделали транзистор из цинка oxynitride или ZnON, который они тогда плазма отнеслась с газом аргона.
Большая часть исследования тонкой пленки, включающего цинковые материалы окиси, сосредоточилась на добавлении металлических катионов, таких как индий с галлием, гафнием, цирконием и лантанидом. Когда используется в полупроводниках, этих ценностях подвижности выставки – скорость, на которой электроны, подвергнутые электрическому полю, едут через материал – от 5 до 20 cm2/voltseconds. В то время как чрезвычайное электронное дворянство было зарегистрировано при идеальных условиях лаборатории – превознесенная подвижность графена – приблизительно 200 000 cm2/voltseconds – скорости транзисторов тонкой пленки в коммерческой электронике в основном находятся в пределах сингла к диапазону двузначной цифры.
«Для будущих электронных устройств подвижность активных окисных материалов канала должна быть далее увеличена выше 100 сантиметров, согласованных за voltseconds», сказал Сэнгун Джеон, адъюнкт-профессор в Отделе Прикладной Физики и Отделе Показа и Физики полупроводников в Университете Корё.Группа Джеона и их коллеги в Аналитической Технической группе в Samsung Продвинутый Технологический институт построили транзистор ZnON с электронным дворянством, приблизительно в десять раз больше, чем их предыдущие транзисторы тонкой пленки. Они представляют свою работу на этой неделе в Прикладных Письмах о Физике от AIP Publishing.
Активные окисные полупроводники, такие как ZnON, предоставляют множество преимуществ, таких как низкая стоимость производства и относительно низкая температура фальсификации – ниже 300 ° C – который делает их подходящими для приложений показа и облегчает объединять их со множеством других неорганических и органических материалов.Как тонкая пленка, цинк oxynitride – гладкое соединение ZnO, ZnOxNx и Zn3N2 – показывает чрезвычайно быстрые показатели подвижности из-за ее способности дезактивировать кислородные вакансии, которые являются дефектами в поверхностях окиси металла перехода, которые происходят из-за неизбежных недостатков соединения в создании комплекса. Когда кислородным анионом в ZnO заменяют с анионом азота, краем валентной зоны, или полностью занятый энергетический край группы, ZnON помещен выше предыдущего местоположения нейтральной кислородной вакансии в ZnO, эффективно хороня вакансию ниже края валентной зоны и предотвратив промежутки в проводимости.Исследователи построили цинк oxynitride тонкие пленки внесением распылителя смесь N2, O2 и газов аргона через сменяющего друг друга держателя на цинковую цель.
Чтобы управлять содержанием аниона в фильмах, парциальное давление O2 в палате было различно во время смещения, регулируя его скорость потока жидкости, в то время как ставки азота и аргона были сохранены постоянными. Это привело к гладкому, сложному фильму, который был примерно 50 миллимикронов толщиной, но относительно нестабилен из-за низкой реактивности азота с цинком относительно атмосферного кислорода.
Чтобы обратиться к этому, исследователи приняли процесс плазмы аргона, в котором фильм засыпан высокоэнергетической плазменной формой благородного газа. Это вызвало каскады атомных и ионных столкновений и энергетического разложения в материале, который переупорядочил связи между цинком, кислородом и атомами азота в химически однородную нанокристаллическую структуру в аморфной матрице.
Это имело эффект улучшения стабильности материала под радиацией и электрическим напряжением.Кроме того, когда по сравнению с невылеченным фильмом после того, как оба были подвергнуты атмосферным условиям в течение 30 дней, исследователи нашли, что рассматриваемый фильм не показал доказательств потери азота посредством распространения.Когда подвергнуто тестам проводимости, подвижности канала или полупроводниковой скорости, нанокристаллического транзистора тонкой пленки, как находили, был 138 cm2/vs – порядок величины выше, чем тот из предыдущего индиевого цинкового фильма окиси галлия группы.«Мы полагаем, что цинк oxynitride, скроенный реактивным бормотанием и плазменными процессами, составит другой значительный прорыв в области электроники тонкой пленки», сказал Джеон.
Будущая работа для Jeon и его коллег включает слияние других металлических катионов в их металл oxynitrides, а также исследования эффектов плазмы и вакуумного воздействия UV на фильмах.