La mobilità dei buchi da record annuncia un futuro flessibile per l’elettronica – Eurasia Review Leave a comment


I tecnologi prevedono un futuro interconnesso elettronicamente che dipenderà da dispositivi economici, leggeri e flessibili. Sono pertanto necessari sforzi per ottimizzare i materiali semiconduttori necessari per questi dispositivi elettronici. I ricercatori dell’Università di Tsukuba hanno riportato un film sottile di germanio (Ge) da record su un substrato di plastica che offre flessibilità senza compromettere le prestazioni. I loro risultati sono pubblicati in Materiali elettronici applicati ACS (copertina del giornale supplementare).

Il Ge è un semiconduttore popolare per l’uso nei transistor perché ha un’elevata mobilità del portatore di carica (il portatore di carica si riferisce agli elettroni e ai fori di elettroni che si muovono attraverso il materiale). Il Ge può anche essere lavorato alla temperatura relativamente bassa di ~500°C e ha un basso modulo di Young, il che significa che è un’alternativa più morbida ai materiali comunemente usati come il silicio.

Film sottili di Ge possono essere coltivati ​​utilizzando la tecnica di cristallizzazione in fase solida. Questi film sottili sono policristallini, nel senso che sono costituiti da molti cristalli di Ge. In generale, i cristalli più grandi portano a una maggiore mobilità dei vettori perché i cristalli più grandi formano meno bordi di grano che ostruiscono la corrente. I recenti aumenti della dimensione dei grani hanno quindi portato a transistor a film sottile di Ge efficaci su substrati rigidi come il vetro.

Tuttavia, molti dei substrati di plastica utilizzati per introdurre la flessibilità non sono resistenti a temperature superiori a 400°C, il che rende difficile la crescita di cristalli di alta qualità con un’adeguata mobilità del vettore.

Ora, i ricercatori hanno utilizzato un film di poliimmide in grado di resistere a temperature fino a 500°C. Ciò ha consentito il trattamento post-ricottura dei film, il che significa che la qualità del cristallo non è stata compromessa per la flessibilità.

“Siamo cresciuti un GeOX strato direttamente sulla poliimmide flessibile, quindi il film Ge su di esso”, spiega l’autore principale dello studio, il professor Kaoru Toko. “Ossigeno che si è diffuso nel Ge dal GeOX strato ha aiutato a ottenere grandi cristalli. Abbiamo scoperto che la cristallinità del Ge è stata influenzata sia dallo spessore del GeOX strato e la temperatura alla quale è stato coltivato lo strato di Ge”.

In questo studio, i cristalli di Ge più grandi osservati avevano un diametro di circa 13 µm e sono cresciuti a 375°C su un GeO di 100 nm di spessoreX strato. La grande granulometria ha portato il film ad avere una mobilità del foro di 690 cm2 V−1 S−1, che è il valore più alto riportato fino ad oggi per un semiconduttore su un substrato isolante.

“Il nostro film da record è un significativo passo avanti per la tecnologia dei transistor”, afferma il professor Toko. “Le sue elevate prestazioni, combinate con la sua flessibilità, accessibilità e portabilità, lo rendono perfettamente adatto allo sviluppo di nuovi dispositivi flessibili come l’elettronica indossabile per supportare future iniziative digitali come l’Internet delle cose”.



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