Исследователи из Научно-исследовательского института электроники и телекоммуникаций (ETRI) сделали шаг вперед в разработке полупроводниковых материалов. Их работа сосредоточилась на создании новых полупроводников p-типа и тонкопленочных транзисторов, которые могут произвести революцию в дисплейных технологиях и других устройствах.
Недавние успехи корейских ученых открывают новые возможности для полупроводниковой отрасли. Они разработали транзистор из сплава селен-теллур (Se-Te), который можно охлаждать при комнатной температуре. Этот процесс значительно упрощает производство и снижает затраты. Ученые применили новый метод, который позволяет контролировать пороговое напряжение транзисторов n-типа, управляя инжекцией заряда в тонкие пленки. Это открытие может повысить эффективность работы полупроводниковых устройств.
Полупроводники делятся на собственные и примесные. Собственные полупроводники представляют собой «чистые» материалы, такие как кремний, где электроны не могут свободно перемещаться. Чтобы создать проводимость, исследователи добавляют примеси. В зависимости от типа добавляемых примесей полупроводники классифицируются на n-типы и p-типы. На сегодняшний день оксидные полупроводники n-типа, такие как IGZO, широко используются в дисплеях. Однако p-типы, например, низкотемпературный поликристаллический кремний (LTPS), имеют свои ограничения.
С ростом популярности высокочастотных дисплеев с разрешением 8K и выше, интерес к p-типам полупроводников возрос. Транзисторы n-типа, применяемые в современных дисплеях, не всегда могут обеспечить необходимую частоту обновления. Это создает спрос на более эффективные решения. Исследователи ETRI добавили теллур к селену, что улучшило кристаллизацию и свойства транзисторов. В результате они достигли более высокой мобильности и лучшего соотношения тока on/off.
Кроме того, ученые показали, что при использовании p-типа полупроводника на основе Te в гетеропереходной структуре можно регулировать пороговое напряжение n-типа транзисторов. Это позволяет управлять потоком электронов и повышать стабильность работы без дополнительных слоев. Такие достижения обещают не только улучшить качество дисплеев, но и снизить энергопотребление.
В то время как многие производители полупроводников сосредоточены на уменьшении масштабов своих чипов, уровень интеграции достиг своего предела. В последние годы на рынке появились новые методы интеграции, такие как TSV (Through Silicon Vias), которые позволяют укладывать несколько чипов друг на друга. Этот метод эффективно использует пространство, но сталкивается с высокими затратами и низким выходом.
Чтобы преодолеть эти ограничения, разработали монолитную 3-мерную интеграцию (M3D), где материалы укладываются на одну пластину. Этот подход еще не достиг стадии коммерциализации, но эксперты считают, что новые разработки ETRI могут помочь в этом. Гетеропереходные транзисторы и p-типа полупроводники ETRI могут функционировать при температурах ниже 300℃, что делает их более подходящими для M3D.
Чо Сон-Хэн, ведущий научный сотрудник ETRI, отметил, что это достижение станет основой для дисплеев следующего поколения, включая OLED-телевизоры и устройства XR. Исследователи планируют оптимизировать свои материалы и технологии, чтобы обеспечить их широкое использование в будущем. В результате эти инновации могут значительно изменить облик полупроводниковой промышленности и улучшить качество отображения информации на экранах.