Получен последний необходимый элемент для создания гибких смартфонов

Для того, чтобы стали возможны по-настоящему гибкие телефоны, требуется быстродействующий гибкий диод, детектирующий и моделирующий сотовые сигналы. Такой диод должен работать на высоких частотах, чтобы соответствовать рабочим диапазонам сотовых коммуникаций, Bluetooth, Wi-Fi и GPS (от 935 МГц до 5 ГГц).

В новой статье, опубликованной в Nature Communications, коллектив Манчестерского университета сообщил о разработанном при поддержке китайских коллег из Шаньдунского университета гибком диоде Шоттки. Это устройство поддерживает частоты до 6,3 ГГц, что делает его самым быстродействующим в своем классе. Новый гибкий диод также стал первым, достигшим так называемой «эталонной» (benchmark speed) частоты в 2,45 ГГц, которая охватывает главные коммуникационные каналы, за исключением 4G и 5G Wi-Fi.

Тонкопленочные IGZO-транзисторы ранее продемонстрировали способность работать на частотах, превосходящих 100 МГц, чего вполне хватает для обработки данных в смартфонах начального уровня. Появление диода, достаточно быстрого для получения и модуляции радиосигналов, по заявлению авторов, добавило последний недостающий фрагмент к «головоломке», и приблизило выход на рынок гибких мобильных телефонов и носимой электроники.

Новое устройство было изготовлено из гибкой полупроводниковой пленки IGZO (indium-gallium-zinc-oxide) по низкотемпературной технологии. Прежние лучшие IGZO-диоды Шоттки поддерживали частоту до 3 ГГц, но требовали высокотемпературной обработки, из-за чего их удавалось получать только на жестких стеклянных подложках. Гибкие диоды Шоттки изготавливали из микрокристаллов кремния, используя сложные и дорогостоящие процессы, и рабочая частота таких устройств не превышала 1,6 ГГц.

Ранее считалось, что оптимальным для достижения высокого быстродействия является толстый слой IGZO из-за его низкой емкости. Поэтому, для исследователей стало сюрпризом, что самые толстые слои IGZO на самом деле продемонстрировали наихудшие рабочие характеристики из-за роста сопротивления. Оптимальный баланс свойств был достигнут для слоя толщиной 80 нм.

Авторы рассчитывают, что производительность диода – частоту и выходное напряжение – удастся улучшить с помощью пост-обработки. Их дальнейшие исследования будут сосредоточены на интеграции быстрых диодов и транзисторов в схемы и простые устройства, чтобы продемонстрировать огромный потенциал гибкой тонкоплёночной электроники.

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365