La mobilité record des trous annonce un avenir flexible pour l’électronique

La mobilité record des trous annonce un avenir flexible pour l'électronique

Résumé graphique. Crédit : DOI : 10.1021/acsaelm.1c00997

Les technologues envisagent un avenir interconnecté électroniquement qui dépendra d’appareils bon marché, légers et flexibles. Des efforts pour optimiser les matériaux semi-conducteurs nécessaires à ces dispositifs électroniques sont donc nécessaires. Des chercheurs de l’Université de Tsukuba ont signalé un film mince de germanium (Ge) record sur un substrat en plastique qui offre une flexibilité sans compromettre les performances. Leurs conclusions sont publiées dans Matériaux électroniques appliqués ACS.

Le Ge est un semi-conducteur populaire pour une utilisation dans les transistors car il a une mobilité élevée des porteurs de charge (les porteurs de charge font référence aux électrons et aux trous d’électrons qui se déplacent à travers le matériau). Le Ge peut également être traité à une température relativement basse d’environ 500 degrés Celsius et a un faible module d’Young, ce qui signifie qu’il s’agit d’une alternative plus douce aux matériaux couramment utilisés tels que le silicium.

Les films minces Ge peuvent être développés en utilisant la technique de cristallisation en phase solide. Ces films minces sont polycristallins, ce qui signifie qu’ils sont constitués de nombreux cristaux de Ge. En général, des cristaux plus gros entraînent une plus grande mobilité des porteurs, car les cristaux plus gros forment moins de joints de grains qui obstruent le courant. Les augmentations récentes de la taille des grains ont donc conduit à des transistors à couche mince Ge efficaces sur des substrats rigides tels que le verre.

Cependant, de nombreux substrats en plastique utilisés pour introduire de la flexibilité ne résistent pas à une température supérieure à 400 degrés Celsius, ce qui rend difficile la croissance de cristaux de haute qualité avec une mobilité de support appropriée.

Maintenant, les chercheurs ont utilisé un film de polyimide qui peut résister à des températures allant jusqu’à 500 degrés Celsius. Cela a permis un traitement post-recuit des films, ce qui signifie que la qualité des cristaux n’a pas été compromise pour la flexibilité.

« Nous avons développé un GeOX couche directement sur le polyimide flexible, puis le film Ge par-dessus », explique l’auteur principal de l’étude, le professeur Kaoru Toko. « L’oxygène qui s’est diffusé dans le Ge à partir du GeOX couche a permis d’obtenir de gros cristaux. Nous avons trouvé que la cristallinité du Ge était influencée à la fois par l’épaisseur du GeOX couche et la température à laquelle la couche de Ge s’est développée. »

Dans cette étude, les plus gros cristaux de Ge observés avaient un diamètre d’environ 13 µm et se sont développés à 375 degrés Celsius sur un GeO de 100 nm d’épaisseur.X couche. La grande taille de grain a donné au film une mobilité des trous de 690 cm2 V-1 s-1, qui est la valeur la plus élevée rapportée à ce jour pour un semi-conducteur sur un substrat isolant.

« Notre film qui bat tous les records est un pas en avant significatif pour la technologie des transistors », déclare le professeur Toko. « Ses hautes performances, combinées à sa flexibilité, son prix abordable et sa portabilité, le rendent parfaitement adapté au développement de nouveaux appareils flexibles tels que l’électronique portable pour soutenir les futures initiatives numériques telles que l’Internet des objets. »


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Plus d’information:
Toshifumi Imajo et al, Germanium Record-High Hole Mobility on Flexible Plastic with Controlled Interfacial Reaction, Matériaux électroniques appliqués ACS (2021). DOI : 10.1021 / acsaelm.1c00997

Fourni par l’Université de Tsukuba

Citation: La mobilité record des trous annonce un avenir flexible pour l’électronique (2021, 23 décembre) récupéré le 23 décembre 2021 sur https://techxplore.com/news/2021-12-record-breaking-hole-mobility-heralds-flexible.html

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