Высокопроизводительный полупроводник аморфного оксида P-типа

Превосходные выходные и свойства передачи продемонстрированы в аморфных транзисторах P-типа на основе оксида теллуриума (SE: TE = 1: 4), обрабатываемых с оптимальным соотношением селена.Оптимизированный тонкопленочный транзистор демонстрирует подвижность отверстия 15 см2/против и соотношение тока включения/выключения 107, напоминающих ключевые электрические атрибуты ранних транзисторов с оксидом N-типа.Кроме того, тонкопленочный транзистор демонстрирует замечательную стабильность при длительном напряжении и однородности в тонких пленках крупной области.Кредит: Postech

Исследователи сотрудничали в разработке композитного полупроводникового материала из композитного оксида теллуриума.Их усилия привели к успешному созданию высокопроизводительного и очень стабильного тонкопленочного транзистора P-типа (TFT).Исследование было опубликовано онлайн в природе.

Полупроводники используются практически на каждом электронном устройстве, которое люди используют, такие как мобильные телефоны, ПК и автомобили.Они могут быть классифицированы на две основные категории: кристаллические и аморфные полупроводники.Кристаллические полупроводники обладают хорошо упорядоченной атомной или молекулярной структурой, в то время как аморфные полупроводники не имеют такой регулярности.Следовательно, аморфные полупроводники предлагают более простые методы изготовления и снижение затрат по сравнению с их кристаллическими аналогами.Тем не менее, они обычно демонстрируют более низкие электрические характеристики.

Исследование прогресса на аморфных полупроводниках P-типа было особенно вялым.Несмотря на широкое принятие аморфных оксидных полупроводников N-типа, особенно те, которые основаны на оксиде цинка в индий-галлия (IGZO) на OLED-дисплеях и устройствах памяти, развитие материалов из оксида P-типа было затруднено неотъемлемыми дефектами.

Эта неудача препятствовала разработке дополнительных биполярных полупроводников N-P-типа (CMOS), которые служат краеугольным камнем электронных устройств и интегрированных цепей.Достижение высокопроизводительных полупроводниковых приборов аморфного аморфного оксида P-типа уже давно рассматривается как почти невозможная вызов, а ученые сталкиваются с двумя десятилетиями неудачных попыток.

Тем не менее, команда исследователей во главе с профессором Postech Yong-Young Noh превратила, казалось бы, «невозможно» в «возможно».

Благодаря их исследованию, команда обнаружила, что заряд оксида теллуриума, редкоземельного металла, увеличивается в кислороде с дефицитной средой.Это явление возникает из-за создания акцепторного уровня, способного приспособить электроны в отсутствие достаточного количества кислорода, что позволяет материалу функционировать как полупроводник P-типа.

Опираясь на это понимание, команда успешно спроектировала высокопроизводительные и исключительно стабильные аморфные тонкопленочные транзисторы с оксидом P-типа (TFTS), используя частично окисленные тонкие пленки теллуриума и композитный оксид теллуриума (SE: Teox), включающий селении.

Экспериментальные результаты показывают, что TFT команды демонстрируют самую впечатляющую подвижность отверстий (15 см2V-1) и соотношение тока включения/выключения (106–107), когда-либо сообщаемые для TFT аморфного оксида P-типа.Эти достижения почти соответствуют уровням производительности обычных полупроводников оксида N-типа (таких как IGZO), которые были тщательно изучены.

Кроме того, TFTs команды продемонстрировали исключительную стабильность при различных внешних условиях, включая колебания напряжения, тока, воздуха и влажности.Примечательно, что равномерная производительность во всех компонентах TFT наблюдалась при изготовлении на платежах, подтверждая их пригодность для надежных полупроводниковых устройств, применимых в промышленных условиях.

Профессор Йонг-Янг Нох из Postech сказал: «Эта веха имеет значительные последствия для технологий дисплея следующего поколения, таких как OLED-телевизоры, устройства VR и AR, а также для исследований по CMO с низкой мощностью и памятью DRAM. Мы ожидаем его потенциала.Привлечь существенное создание ценности в различных отраслях ».

Больше информации: AO Liu et al., Селениум с легированным оксидом теллуриума для аморфных P-канальных транзисторов, Nature (2024).Doi: 10.1038/s41586-024-07360-w