Un comportement irrégulier ou inattendu dans les nouveaux transistors à couche mince ne devrait pas annuler cette direction de recherche

Un comportement irrégulier ou inattendu dans les nouveaux transistors à couche mince ne devrait pas annuler cette direction de recherche

Figure 1. Structure et caractéristiques de sortie du transistor à déclenchement de source (SGT). a) Coupe schématique d’un SGT à grille supérieure décalée, mettant l’accent sur le diviseur capacitif au bord de la source dans l’encart. Caractéristiques de sortie de la littérature publiée, dans divers systèmes de matériaux, reproduits avec autorisation : b) polysilicium à basse température (LTPS) SGT (réimprimé à partir de la réf. [9] sous licence Creative Commons CC-BY-NC-SA) ; c) InGaZno (IGZO) avec contact au graphène SGT (réimprimé de la réf. [28] avec l’autorisation de la publication AIP) ; d) nanofil de silicium (Si NW) SGT (réimprimé de la réf. [29] sous licence Creative Commons CC BY) ; e) ZnO nanosheet (NS) SGT (réimprimé de la réf. [30] sous licence Creative Commons CC BY) ; f) IGZO SGT avec contact Schottky (réimprimé de la réf. [16] sous licence Creative Commons CC BY). Crédit : DOI : 10.1002/aelm.202101101

Des chercheurs de l’Université de Surrey et de l’Institut Max Planck de Stuttgart, en Allemagne, sont arrivés à un ensemble de recommandations qui pourraient entraîner une explosion des efforts de recherche sur les appareils électroniques non conventionnels.

Les transistors sont les petits commutateurs et amplificateurs électroniques qui constituent les circuits électroniques qui sous-tendent toutes les technologies modernes. Les transistors à couche mince (TFT) sont fabriqués avec des matériaux et des techniques à faible coût, ce qui signifie que des circuits de grande surface peuvent être fabriqués de manière économique. Les utilisations typiques concernent les écrans d’affichage et les matrices d’imagerie et une multitude de capteurs émergents et d’applications portables.

Souvent, lorsque les scientifiques explorant de nouvelles combinaisons de matériaux pour créer des TFT rencontrent un comportement irrégulier ou inattendu, ils abandonnent cette direction de recherche et examinent différents matériaux. Cependant, les conclusions de l’équipe dirigée par Surrey suggèrent que leur changement de cap pourrait être prématuré et qu’ils pourraient manquer une ligne d’enquête importante. Certaines caractéristiques des TFT inefficaces pourraient être la marque d’un comportement non optimisé des transistors à grille de source (SGT). Les SGT, une classe de TFT inventés et perfectionnés à l’Université de Surrey, obtiennent de mauvais résultats dans les mesures habituelles de performance des TFT, mais présentent des avantages significatifs en matière d’amplification et d’uniformité, ce qui les rend utiles dans un nombre croissant d’applications émergentes, par exemple les technologies imperceptibles et les capteurs environnementaux. .

Dans leur récente publication dans le Matériaux électroniques avancés journal, l’équipe de recherche donne de nombreux exemples qui démontrent des cas dans lesquels un comportement TFT décevant peut être transformé en une opération SGT haute performance. Ils partagent l’ingrédient secret qui est souvent négligé mais qui est crucial pour assurer la réussite de la réalisation du transistor, en particulier les propriétés électrostatiques relatives des couches semi-conductrices et isolantes dans la région critique du transistor. Ils recommandent de faire ce qui suit :

  • Tout d’abord, les chercheurs doivent créer une barrière de source suffisamment haute pour garantir que la région source est nettement plus résistive que le canal dans toutes les conditions de polarisation. Il s’agit d’une exigence pour la fonctionnalité SGT.
  • De manière critique, choisissez le matériau et l’épaisseur des couches active et isolante de sorte que le coefficient de saturation soit maintenu bien en dessous de 0,3, idéalement proche de 0,1, pour permettre l’amplification à partir de basses tensions.
  • Maintenez le chevauchement source-grille à au moins 100 fois l’épaisseur du semi-conducteur pour garantir que le courant de drain est dominé par l’injection de charge de la majeure partie de la source, réduisant ainsi la sensibilité du transistor à la température et aux variations pendant la fabrication.
  • Construisez une structure de soulagement de champ latéral dans l’électrode source pour améliorer la saturation, augmentant encore les performances d’amplification.

Le Dr Hagen Klauk de l’Institut Max Planck a déclaré :

« Bien qu’il soit presque toujours préférable d’essayer d’obtenir des propriétés de contact idéales, ce n’est pas toujours possible. Même dans ce cas, des fonctionnalités utiles peuvent être dérivées en associant soigneusement les matériaux et les processus aux exigences de l’application souhaitée. Les ingénieurs ont désormais la possibilité d’optimiser pour des performances de commutation ou pour une autre propriété souhaitable. Il a fallu de nombreuses années et de nombreux efforts de chercheurs pour amener la technologie des transistors à couche mince à son état actuel. Il peut y avoir un long mais intéressant chemin à parcourir pour le développement de dispositifs non standard.

Le Dr Radu Sporea, maître de conférences à l’Institut de technologie avancée de Surrey, a déclaré :

« La récente vague de publications faisant état de transistors source-grille dans divers systèmes de matériaux indique à quel point ce type de transistor peut devenir populaire. Il est très probable que de nombreuses autres expériences aient été interrompues lorsque le fonctionnement attendu du transistor à couche mince n’a pas été atteint. , négligeant l’opportunité de créer d’excellents SGT dans le processus. Nous pensons que de nombreux groupes de recherche trouveront dans nos recommandations une référence utile pour concevoir des systèmes électroniques hautes performances, bien au-delà de la vision actuelle de l’Internet des objets.  »


La conception simplifiée des circuits pourrait révolutionner la fabrication des wearables


Plus d’information:
Eva Bestelink et al, The Secret Ingredient for Exceptional Contact-Controlled Transistors, Matériaux électroniques avancés (2021). DOI : 10.1002 / aelm.202101101

Fourni par l’Université de Surrey

Citation: Un comportement irrégulier ou inattendu dans les nouveaux transistors à couche mince ne devrait pas annuler cette direction de recherche (2021, 16 décembre) récupéré le 16 décembre 2021 à partir de https://techxplore.com/news/2021-12-irregular-unexpected-behavior-thin -film-transistors.html

Ce document est soumis au droit d’auteur. En dehors de toute utilisation équitable à des fins d’étude ou de recherche privée, aucune partie ne peut être reproduite sans l’autorisation écrite. Le contenu est fourni seulement pour information.