Atténuation des dommages causés par l’ajout de contacts électriques aux semi-conducteurs sensibles

Électrodes transparentes sans dommages

Une étude menée par des chercheurs de la KAUST met en lumière les forces et les faiblesses des différents matériaux tampons utilisés dans les dispositifs optoélectroniques. Crédit : KAUST ; Hassan Tahini

Les dommages causés par l’ajout de contacts électriques aux semi-conducteurs sensibles peuvent être atténués à l’aide d’une couche tampon et d’un dépôt optimisé.

La manière d’injecter et d’extraire un courant électrique est cruciale dans la conception de tout dispositif à semi-conducteurs, et maintenant une équipe dirigée par KAUST a examiné les moyens de le faire sans endommager le dispositif.

Une interface métal-semi-conducteur basique peut créer une barrière énergétique potentielle au flux efficace d’électrons, en fonction des propriétés électroniques des deux matériaux. Il est essentiel de faire un choix judicieux du matériau de contact et du processus par lequel ce matériau est déposé sur le semi-conducteur. Ces considérations de conception sont plus compliquées pour les composants optoélectroniques tels que les diodes électroluminescentes (DEL), les photodétecteurs et les cellules solaires, car ces dispositifs nécessitent un matériau de contact transparent pour permettre à la lumière d’entrer ou de sortir.

Erkan Aydin et Stefaan De Wolf du KAUST Solar Center, ainsi que des co-auteurs de Turquie, des Pays-Bas et d’Espagne, ont présenté un aperçu du processus visant à empêcher les dommages survenant sur les appareils lors de la création d’électrodes transparentes, en particulier pour une technique connue comme pulvérisation.

La pulvérisation cathodique fonctionne en plaçant le semi-conducteur cible dans une chambre à vide et en l’entourant d’un plasma. Lorsqu’un champ électrique est créé entre la cible et la cathode constituée du matériau à pulvériser, les ions plasma en mouvement rapide transfèrent des atomes/molécules de l’un à l’autre.

Cette technique est particulièrement utile pour créer des films minces à faible résistivité et à haute transparence d’oxydes transparents conducteurs (TCO), tels que l’oxyde d’indium et d’étain (ITO).

Cependant, l’énergie cinétique élevée des ions peut endommager la cible semi-conductrice. Cette dégradation est suffisamment grave pour être observée à l’aide de microscopes optiques et électroniques et conduit, par exemple, à un fonctionnement plus médiocre de l’appareil, à une puissance de sortie maximale plus faible dans les cellules solaires et à un courant de fuite plus élevé dans les LED.

“Il s’agit d’un problème courant pour de nombreux dispositifs optoélectroniques, mais il n’existe pas de solution universelle pour l’atténuer”, explique Aydin.

Aydin et ses collègues ont passé en revue les stratégies pour atténuer ces dommages, en particulier en utilisant une couche tampon entre le semi-conducteur et l’électrode. « En règle générale, les couches tampons doivent être capables de tolérer les dommages causés par les particules pendant le processus de pulvérisation cathodique, tout en fonctionnant également électroniquement et en étant optiquement transparentes », explique Aydin.

Les co-auteurs résument les forces et les faiblesses des différents matériaux tampons et leur adéquation pour différentes applications optoélectroniques. Ils comparent également de nombreuses techniques de création de tampon et donnent une vue d’ensemble du développement futur d’un dépôt sans dommage de TCO sur des dispositifs optoélectroniques.

“Avec cet examen complet, nous élaborons le problème sous plusieurs aspects et donnons aux lecteurs une compréhension de base du problème et proposons des apprentissages interdisciplinaires”, explique Aydin.


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Plus d’information:
Erkan Aydin et al, Électrodes transparentes pulvérisées pour dispositifs optoélectroniques : dommages induits et stratégies d’atténuation, Question (2021). DOI : 10.1016/j.matt.2021.09.021

Fourni par l’Université des sciences et technologies du roi Abdallah

Citation: Atténuation des dommages causés par l’ajout de contacts électriques aux semi-conducteurs sensibles (2021, 30 novembre) récupéré le 30 novembre 2021 sur https://techxplore.com/news/2021-11-mitigating-adding-electrical-contacts-sensitive.html

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