“De voortgang van het onderzoek naar amorfe halfgeleiders van het p-type is opmerkelijk traag geweest”, aldus de Pohang University of Science en Technologie (PosTech). “Ondanks de wijdverbreide acceptatie van n-type amorfe oxidehalfgeleiders, vooral die gebaseerd op IGZO [indium gallium zinkoxide] in OLED-schermen en geheugenapparaten, wordt de vooruitgang van p-type oxidematerialen belemmerd door talrijke inherente defecten. Deze tegenslag heeft de ontwikkeling van CMOS belemmerd.”
Het team ontdekte dat de lading van telluriumoxide toeneemt in zuurstofarme structuren als gevolg van de creatie van een acceptorniveau dat elektronen kan huisvesten, waardoor het materiaal als een p-type kan functioneren. halfgeleider.
Op basis van deze observatie werden transistors ontworpen met behulp van gedeeltelijk geoxideerde dunne films van telluur gemodificeerd met selenium - een 'suboxide' van de vorm Se0.25TeO1.44 – normaal gesproken zijn de oxiden SeO2 en TeO2
Resultaten omvatten gatenmobiliteit van 15 cm2/V/s en een aan-uitstroomverhouding van 106-107.
Waarom selenium toevoegen?
“Selenium kan de aanstroom verhogen en de uitschakelstroom verlagen”, zegt hoofdonderzoeker professor Yong-Young Noh (afgebeeld) vertelde Electronics Weekly. “Zonder selenium, TeOx vertoonde een lage mobiliteit van 1-2 cm2/V/s. Nadat seleen met het tellurium is gelegeerd, ontstaat er een gatengeleidingskanaal.”
De transistors zijn van het type met onderste poort, met een poortisolator van siliciumdioxide en een siliciumpoort. Source- en draincontacten waren van nikkel.
“Deze prestaties komen bijna overeen met de prestatieniveaus van conventionele n-type oxide-halfgeleiders zoals IGZO’s”, aldus PosTech, die de transistors vervolgens beschreef als “uitzonderlijke stabiliteit onder variërende externe omstandigheden, waaronder fluctuaties in spanning, stroom, lucht en vochtigheid. Met name werden uniforme prestaties waargenomen bij alle TFT-componenten wanneer ze op wafers werden vervaardigd, wat hun geschiktheid voor betrouwbare halfgeleiderapparaten bevestigt die in industriële omgevingen kunnen worden toegepast.”
Er zijn toepassingen voorzien in beeldschermen voor OLED-tv's, virtual reality- en augmented reality-apparaten, evenals CMOS- en DRAM-onderzoek – Samsung Display was een van de voorstanders van het project.
Pohang University of Science and Technology werkte samen met het Korea Research Institute of Standards and Science en het Pohang Accelerator Laboratory.
Het werk is gepubliceerd in Nature als 'Selenium Alloyd Tellurium Oxide for amorphous p-channel transistors'.