Используя всего два материала и комнатную температуру, корейские исследователи разработали чрезвычайно простой процесс изготовления тонкопленочных транзисторов на гибком пластике. Исследователи говорят, что эта технология может значительно снизить стоимость одноразовых гибких электронных транзисторов.
Сегодня технология тонкопленочных транзисторов в основном используется для переключения пикселей в плоских дисплеях, которые обычно изготавливаются путем нанесения аморфного кремния на твердую стеклянную поверхность.
Новый тонкопленочный транзистор состоит из оксида индия (аморфный оксидный полупроводниковый материал). Этот материал имеет лучшие электрические свойства, чем аморфный кремний. Исследователи полагают, что переключатели, изготовленные из аморфного оксида, меньше по размеру, потребляют меньше энергии и переключаются быстрее, чем аморфный кремний. Мониторы, использующие этот переключатель, будут более четкими, а обработка изображений будет быстрее. Кроме того, аморфные оксиды можно печатать на пластике дешевле.
Исследователи из Токио впервые сообщили о транзисторах, изготовленных из аморфного оксида индия-галлия-цинка (IGZO) в 2004 году. Сейчас многие крупные производители дисплеев используют оксидные транзисторы для управления пикселями ЖК- и OLED-дисплеев. Исследовательская группа из Университета Сунгюнкван в Южной Корее разработала сверхпростую конструкцию и метод производства транзисторов, который требует меньше материалов и меньше этапов обработки, что снижает стоимость устройств из аморфного оксида.
Транзистор обычно состоит из трех частей: тонкопленочного полупроводникового канала, изолирующего слоя затвора и электродов (соответственно истока, стока и затвора). Для изготовления транзистора требуется три разных этапа и как минимум три разных материала для ушей.
Для нового транзистора требуется всего два материала: оксид индия и ионный гель. Гели с частицами представляют собой относительно новые материалы, состоящие из проводящих ионных жидкостей, заключенных в полимерную матрицу.
Впервые исследователи использовали осаждение для печати Ян Хуа-Ина на пластиковых листах. Сначала U-образный оксид индия содержит нижний слой индия в форме гантели, а затем поверх него слой ионного геля охватывает гриф гантели и обе стороны U-образной формы. Наконец, все тело подвергается воздействию аргона.
Готовая пластиковая деталь покрыта массивом транзисторов. В каждом транзисторе, когда затвором служит U-образный оксид индия, два конца оксида индия в форме гантели служат истоком и стоком, а часть, покрытая гелем, образует полупроводниковый канал, а также является диэлектриком ворота.
В качестве доказательства концепции исследователи продемонстрировали логическую схему НЕ, состоящую из двух транзисторов. Этот нелогический (инверторный вентиль) представляет собой базовый модуль вентильной схемы цифровой логической схемы.
Этот метод также позволяет изготавливать транзисторы с использованием других оксидов, таких как оксид индия-цинка и IGZO.