Разработан сверхтонкий изолятор для низковольтных устройств гибкой электроники

Тонкий слой диэлектрика в полевых транзисторах играет важную роль в управлении проводимостью полупроводникового канала, а значит и током через транзистор.

Традиционно, такие изоляторы делают из неорганических материалов (оксидов и нитридов), располагая их на твердой поверхности кремния или стекла. Эти сверхтонкие диэлектрики имеют отличные рабочие характеристики и высокую надежность, но из-за механической жесткости и высокой температуры обработки их сложно внедрять в устройства гибкой электроники.

Рассматриваемые в последние несколько лет в качестве альтернативы им полимерные изоляторы имеют собственные ограничения, такие как малое покрытие поверхности при сверхнизкой толщине. Это мешает полевым транзисторам с полимерным изолятором работать при низком напряжении. Специалистам по биомолекулярным технологиям и электротехнике корейского института KAIST удалось разработать органический полимер pV3D3, который сохраняет свои идеальные изолирующие свойства в слое толщиной менее 10 нм.

Для этого они применили технологический процесс, получивший название инициированного химического осаждения из газовой фазы (initiated chemical vapor deposition, iCVD). Газообразные мономеры в глубоком вакууме вступают в реакцию с инициаторами полимеризации и, как результат, на подложке формируются конформные полимерные пленки с отличными свойствами диэлектрика.

Отсутствие проблем поверхностного натяжения позволяет получать с помощью iCVD однородные сверхтонкие пленки практически без ограничений по площади поверхности и характеру подложки. Более того, в большинстве случаев это происходит при комнатной температуре, что уменьшает нагрузки на подложки и наносимые ими повреждения.

Используя pV3D3 исследовательский коллектив изготовил маломощные и высокопроизводительные полевые транзисторы на базе различных полупроводников (органических, оксидных и графена), продемонстрировав совместимость этого изолятора с широким кругом материалов. Взяв за основу обычную упаковочную ленту авторы также смогли получить гибкие клеящиеся электронные компоненты, а в сотрудничестве с профессором Но (Yong-Young Noh) из сеульского университета Донгук — разработали крупномасштабный транзисторный массив на гибкой подложке.

Стратегія охолодження ЦОД для епохи AI