“Kemajuan penelitian pada semikonduktor amorf tipe-p sangat lamban,” menurut Pohang University of Science dan Teknologi (PosTech). “Meskipun semikonduktor oksida amorf tipe-n telah diadopsi secara luas, khususnya yang berbasis IGZO [indium gallium zinc oxide] pada layar OLED dan perangkat memori, kemajuan material oksida tipe-p telah terhambat oleh banyak cacat bawaan. Kemunduran ini telah menghambat pengembangan CMOS.”
Tim menemukan bahwa muatan telurium oksida meningkat dalam struktur yang kekurangan oksigen karena terciptanya tingkat akseptor yang mampu menampung elektron, memungkinkan material tersebut berfungsi sebagai tipe-p. semikonduktor.
Dari pengamatan ini, transistor dirancang menggunakan film tipis telurium yang teroksidasi sebagian dan dimodifikasi dengan selenium – suatu 'sub-oksida' dalam bentuk Se.0.25TeO1.44 – biasanya oksidanya adalah SeO2 dan TeO2
Hasil termasuk mobilitas lubang 15cm2/V/s dan rasio arus on-off 106-107.
Mengapa menambahkan selenium?
“Selenium dapat meningkatkan arus dan menurunkan arus,” ketua peneliti Profesor Yong-Young Noh (digambarkan) mengatakan kepada Electronics Weekly. “Tanpa selenium, TeOx menunjukkan mobilitas rendah 1-2cm2/V/dtk. Setelah selenium dicampur dengan telurium, saluran konduksi lubang dihasilkan.”
Transistor adalah tipe gerbang bawah, dengan isolator gerbang silikon dioksida dan gerbang silikon. Kontak sumber dan saluran adalah nikel.
“Pencapaian ini hampir menyamai tingkat kinerja semikonduktor oksida tipe-n konvensional seperti IGZO,” kata PosTech, yang selanjutnya menggambarkan transistor memiliki “stabilitas luar biasa dalam berbagai kondisi eksternal termasuk fluktuasi tegangan, arus, udara, dan kelembapan. Khususnya, kinerja seragam di seluruh komponen TFT diamati ketika dibuat pada wafer, menegaskan kesesuaiannya untuk perangkat semikonduktor andal yang dapat diterapkan di lingkungan industri”.
Penerapannya diperkirakan akan diterapkan pada layar TV OLED, perangkat realitas virtual dan augmented reality, serta penelitian CMOS dan DRAM – Samsung Display termasuk di antara pendukung proyek ini.
Universitas Sains dan Teknologi Pohang bekerja sama dengan Institut Penelitian Standar dan Sains Korea, dan Laboratorium Akselerator Pohang.
Karya ini diterbitkan di Nature sebagai 'Selenium alloyed tellurium oxide for amorphous p-channel transistor'.