Si está leyendo esta historia en una pantalla con pantalla de cristal líquido, agradezca a los transistores de película delgada. Los transistores de película delgada funcionan como los transistores semiconductores estándar, pero se depositan sobre una capa de vidrio. En las pantallas LCD, estopermite que los transistores se incrusten directamente en la pantalla, lo que mejora la estabilidad de la imagen.
Los investigadores de la Universidad de Corea y el Instituto Avanzado de Tecnología de Samsung han desarrollado un nuevo tipo de transistor de película delgada que es significativamente más rápido que sus predecesores, un paso importante para acelerar la visualización de imágenes en dispositivos como televisores y pantallas de teléfonos inteligentes.el transistor de oxinitruro de zinc, o ZnON, que luego fueron tratados con plasma con gas argón.
Gran parte de la investigación de película delgada que involucra materiales de óxido de zinc se ha centrado en la adición de cationes metálicos, como el indio con galio, hafnio, circonio y lantánido. Cuando se usan en semiconductores, estos exhiben valores de movilidad: la velocidad a la que los electronessometido a un recorrido de campo eléctrico a través de un material, de 5 a 20 cm2 / voltios segundos. Si bien se han registrado movilidades extremas de electrones en condiciones de laboratorio ideales, la movilidad de grafeno es de alrededor de 200,000 cm2 / voltios segundos - velocidades de transistores de película delgada en comercialesla electrónica se encuentra en gran medida dentro del rango de uno a dos dígitos
"Para futuros dispositivos electrónicos, la movilidad de los materiales del canal de óxido activo debe aumentarse más de 100 centímetros cuadrados por voltsegundos", dijo Sanghun Jeon, profesor asociado en el Departamento de Física Aplicada y el Departamento de Física de Pantalla y Semiconductores enUniversidad de Corea.
El grupo de Jeon y sus colegas en el Grupo de Ingeniería Analítica del Instituto Avanzado de Tecnología de Samsung construyeron un transistor ZnON con movilidad de electrones aproximadamente diez veces mayor que sus transistores de película delgada anteriores. Presentan su trabajo esta semana letras de física aplicada , de AIP Publishing.
Los semiconductores de óxido activo, como ZnON, brindan una variedad de beneficios, como un bajo costo de producción y una temperatura de fabricación relativamente baja, por debajo de 300 ° C, lo que los hace adecuados para aplicaciones de visualización y hace que sea más fácilintegrarlos con una variedad de otros materiales inorgánicos y orgánicos.
Como una película delgada, el oxinitruro de zinc, un compuesto vítreo de ZnO, ZnOxNx y Zn3N2, exhibe tasas de movilidad extremadamente rápidas debido a su capacidad para desactivar las vacantes de oxígeno, que son defectos en las superficies de óxido de metal de transición que se producen debido a la unión inevitablefallas en la creación del compuesto. Cuando el anión de oxígeno en ZnO se sustituye con un anión de nitrógeno, el borde de la banda de valencia, o el borde de la banda de energía totalmente ocupada, de ZnON se coloca por encima de la ubicación anterior de la vacante de oxígeno neutral en ZnO, enterrando efectivamente elvacante debajo del borde de la banda de valencia y evitando lagunas en la conductancia.
Los investigadores construyeron las películas delgadas de oxinitruro de zinc depositando una mezcla de N2, O2 y gases de argón a través de un soporte giratorio en un objetivo de zinc. Para controlar el contenido de aniones en las películas, se varió la presión parcial de O2 en la cámaradurante la deposición ajustando su velocidad de flujo, mientras que las velocidades de nitrógeno y argón se mantuvieron constantes, lo que resultó en una película de vidrio compuesto que tenía aproximadamente 50 nanómetros de espesor, pero relativamente inestable debido a la baja reactividad del nitrógeno con el zinc en relación con el oxígeno atmosférico.
Para abordar esto, los investigadores adoptaron el proceso de plasma de argón, en el que se bombardea una película con la forma de plasma de alta energía del gas noble. Esto causó cascadas de colisiones atómicas e iónicas y disipación de energía dentro del material, que reordenó elenlaces entre los átomos de zinc, oxígeno y nitrógeno en una estructura nanocristalina químicamente uniforme en una matriz amorfa. Esto tuvo el efecto de mejorar la estabilidad del material bajo radiación y estrés eléctrico.
Además, en comparación con una película no tratada después de que ambas estuvieron expuestas a condiciones atmosféricas durante 30 días, los investigadores descubrieron que la película tratada no mostraba evidencia de pérdida de nitrógeno a través de la difusión.
Cuando se sometió a pruebas de conductancia, se descubrió que la movilidad del canal, o la velocidad de los semiconductores, del transistor de película delgada nanocristalina era de 138 cm2 / vs, un orden de magnitud mayor que el del óxido de indio-galio-zinc anterior del grupopelícula.
"Creemos que el oxinitruro de zinc, adaptado por pulverización reactiva y procesos de plasma, constituirá otro avance significativo en el campo de la electrónica de película delgada", dijo Jeon.
El trabajo futuro para Jeon y sus colegas incluye la incorporación de otros cationes metálicos en sus oxinitruros metálicos, así como la exploración de los efectos de la exposición a plasma y vacío UV en las películas.
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Materiales proporcionado por Instituto Americano de Física . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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