В Tokyo Tech нашли причину нестабильности технологии дисплеев нового поколения
Необходимость при создании тонкоплёночных транзисторов (TFT) на основе полупроводящих аморфных оксидов (AOS) искать компромисс между высокой подвижностью носителей заряда и стабильностью была наконец преодолена сотрудниками Токийского технологического института (Tokyo Tech).
В недавно опубликованном в Nature Electronics исследовании основных факторов, контролирующих зарядовую мобильность в AOS, группе из Японии удалось прояснить причины и найти способ снять эти ограничения. Изготовленные ими TFT на базе оксида индия, олова и цинка (ITZO) создают предпосылки для появления новых конкурентоспособных дисплейных технологий.
В процесса получения AOS TFT в них происходит попадание примесей, в том числе оксида углерода (CO). Открытием группы Tokyo Tech стало то, что между этими непреднамеренными примесями и AOS происходит передача заряда: молекулы CO отдавали электроны в активный слой TFT, что вызывало изменение плотности носителей или сдвиг уровня Ферми и нестабильность NBTS, обычно объясняемую как «улавливание заряда».
«Механизм этого донорства электронов со стороны CO зависит от местоположения минимума зоны проводимости, поэтому вы наблюдаете его в высокомобильных TFT, таких как ITZO», – объясняет доцент Tokyo Tech Джунгхван Ким (Junghwan Kim), возглавлявший исследование.
Вооруженные этими знаниями, учёные постарались избавить ITZO TFT от примесей CO тепловой обработкой при 400 °C. Полученный образец продемонстрировал устойчивость к NBTS.
«Дисплейные технологии сверхвысокого уровня нуждаются в TFT с подвижностью электронов выше 40 см2/(В·с). Устранив примеси CO, мы смогли изготовить ITZO TFT с подвижностью до 70 см2/(В·с)», – комментирует Ким.
Однако проблема не ограничивается только присутствием CO. «Любая примесь, которая вызывает обмен зарядами с AOS, может стать причиной нестабильности смещения затвора. Чтобы получить высокомобильные оксидные TFT, нам нужно участие со стороны промышленности в прояснении всех возможных источников примесей», – добавил он.
Полученные результаты открывают дорогу производству TFT и из других подобных AOS для использования в дисплеях, а также в устройствах ввода/вывода, датчиках изображения и системах питания. Благодаря низкой себестоимости они даже могут вытеснить более дорогостоящие кремниевые технологии.