"I progressi della ricerca sui semiconduttori amorfi di tipo p sono stati particolarmente lenti", secondo la Pohang University of Science e Tecnologia (Post Tech). “Nonostante l’adozione diffusa di semiconduttori di ossido amorfo di tipo n, in particolare quelli basati su IGZO [ossido di indio gallio e zinco] nei display OLED e nei dispositivi di memoria, il progresso dei materiali di ossido di tipo p è stato ostacolato da numerosi difetti intrinseci. Questa battuta d’arresto ha ostacolato lo sviluppo di CMOS”.
Il team ha scoperto che la carica dell'ossido di tellurio aumenta nelle strutture carenti di ossigeno a causa della creazione di un livello accettore in grado di accogliere gli elettroni, consentendo al materiale di funzionare come un tipo p semiconduttore.
Da questa osservazione, i transistor sono stati progettati utilizzando film sottili di tellurio parzialmente ossidato modificato con selenio, un "sottoossido" della forma Se0.25TeO1.44 – normalmente gli ossidi sono SeO2 e TeO2
I risultati includono una mobilità del foro di 15 cm2/V/s e un rapporto di corrente on-off di 106 all'10 ottobre7.
Perché aggiungere il selenio?
"Il selenio può aumentare la corrente attiva e diminuire la corrente disattivata", ha affermato il ricercatore capo, il professor Yong-Young Noh (nella foto) ha detto a Electronics Weekly. “Senza selenio, TeOx ha mostrato una mobilità bassa di 1-2 cm2/V/s. Dopo che il selenio è stato legato al tellurio, viene generato un canale di conduzione del buco.
I transistor sono del tipo bottom-gate, con un isolante di gate in biossido di silicio e un gate in silicio. I contatti di source e drain erano in nichel.
"Questi risultati corrispondono quasi ai livelli prestazionali dei semiconduttori convenzionali a ossido di tipo n come gli IGZO", ha affermato PosTech, che ha continuato descrivendo i transistor come dotati di "stabilità eccezionale in condizioni esterne variabili, comprese fluttuazioni di tensione, corrente, aria e umidità. In particolare, sono state osservate prestazioni uniformi su tutti i componenti TFT quando fabbricati su wafer, affermando la loro idoneità per dispositivi semiconduttori affidabili applicabili in ambienti industriali”.
Sono previste applicazioni nei display per televisori OLED, dispositivi di realtà virtuale e realtà aumentata, nonché ricerca su CMOS e DRAM – Samsung Display è stata tra i sostenitori del progetto.
L'Università di Scienza e Tecnologia di Pohang ha collaborato con il Korea Research Institute of Standards and Science e il Pohang Accelerator Laboratory.
Il lavoro è pubblicato su Nature come "Ossido di tellurio legato al selenio per transistor amorfi a canale p".