Оксид индия-галлия-цинка
 |
Оксид индия-галлия-цинка ( IGZO ) представляет собой полупроводниковый материал, состоящий из индия (In), галлия (Ga), цинка (Zn) и кислорода (O). IGZO Тонкопленочные транзисторы (TFT) используются в задней панели TFT плоских дисплеев (FPD). IGZO-TFT был разработан группой Хидео Хосоно в Токийском технологическом институте и Японском агентстве науки и технологий (JST) в 2003 году (кристаллический IGZO-TFT). [1] [2] и в 2004 г. (аморфный ИГЗО-ТФТ). [3] IGZO-TFT имеет в 20–50 раз большую подвижность электронов , чем аморфный кремний , который часто используется в жидкокристаллических дисплеях (ЖК-дисплеях) и электронных бумагах . В результате IGZO-TFT может улучшить скорость, разрешение и размер плоских дисплеев. В настоящее время он используется в качестве тонкопленочных транзисторов для использования в телевизионных дисплеях на органических светодиодах (OLED).
IGZO-TFT и его приложения запатентованы JST. [4] Они получили лицензию от Samsung Electronics. [4] (в 2011 году) и Шарп [5] (в 2012 году).
В 2012 году компания Sharp первой начала производство ЖК-панелей с использованием IGZO-TFT. [6] Sharp использует IGZO-TFT для смартфонов , планшетов и 32-дюймовых ЖК-дисплеев. В них светосила ЖК-дисплея увеличивается до 20%. Потребление энергии улучшается за счет технологии остановки ЖК-дисплея на холостом ходу, что возможно благодаря высокой мобильности. и низкий ток отключения IGZO-TFT. [7] Sharp начала выпуск пикселей панелей с высокой плотностью для ноутбуков . [8] IGZO-TFT также используется в 14-дюймовом ЖК-дисплее с разрешением 3200 x 1800 пикселей ультрабуков , поставляемых Fujitsu . [9] также используется в игровом ноутбуке Razer Blade с диагональю 14 дюймов (вариант с сенсорным экраном) и 55-дюймовом OLED- телевизоре, поставляемом LG Electronics . [10]
Преимущество IGZO перед оксидом цинка заключается в том, что его можно наносить в виде однородной аморфной фазы, сохраняя при этом высокую подвижность носителей, свойственную оксидным полупроводникам . [11] Транзисторы энергия слегка фоточувствительны , но эффект становится значительным только в диапазоне от глубокого фиолетового до ультрафиолета ( фотонов выше 3 эВ ), что дает возможность создать полностью прозрачный транзистор.
В настоящее время препятствием для крупномасштабного производства IGZO является метод синтеза. Наиболее широко используемым методом синтеза прозрачного проводящего оксида (ТСО) является импульсное лазерное осаждение (PLD). [12] В PLD лазер используется для фокусировки на наноразмерных пятнах на твердых элементарных мишенях. Частоты лазерных импульсов варьируются между мишенями в соотношениях, позволяющих контролировать состав пленки. IGZO можно наносить на такие подложки , как кварц, монокристаллический кремний или даже пластик, благодаря его способности к низкотемпературному осаждению. Подложки помещаются в вакуумную камеру PLD, в которой контролируется давление кислорода для обеспечения благоприятных электрических свойств. После синтеза пленку отжигают или постепенно подвергают воздействию воздуха для адаптации к атмосфере.
Хотя PLD является полезным и универсальным методом синтеза, он требует дорогостоящего оборудования и большого количества времени для адаптации каждого образца к обычным атмосферным условиям. Это не идеально для промышленного производства.
Обработка раствором является более экономически эффективной альтернативой. В частности, синтеза горения можно использовать методы . Ким и др. использовали раствор нитрата металла с окислителем для создания экзотермической реакции. [13] Одним из распространенных типов синтеза горения является центрифугирование . [14] который включает нанесение слоев растворов In и Ga на горячую пластину и отжиг при температурах примерно от 200 до 400 градусов C, в зависимости от целевого состава. Пленки можно отжигать на воздухе, что является большим преимуществом перед PLD.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Номура, К; Охта, Х; Уэда, К; Камия, Т; Хирано, М; Хосоно, Х (23 мая 2003 г.). «Тонкопленочный транзистор, изготовленный из монокристаллического прозрачного оксидного полупроводника». Наука . 300 (5623): 1269–1272. Бибкод : 2003Sci...300.1269N . дои : 10.1126/science.1083212 . ПМИД 12764192 . S2CID 20791905 .
- ^ «Для тех, кто заинтересован в исследованиях и разработках и/или развитии бизнеса в области оксидно-полупроводниковых TFT на основе IGZO» . Jst.go.jp. Проверено 1 ноября 2015 г.
- ^ Номура, К; Охта, Х; Такаги, А; Камия, Т; Хирано, М; Хосоно, Х. (ноябрь 2004 г.). «Изготовление прозрачных гибких тонкопленочных транзисторов при комнатной температуре с использованием аморфных оксидных полупроводников». Природа . 432 (7016): 488–492. Бибкод : 2004Natur.432..488N . дои : 10.1038/nature03090 . ПМИД 15565150 . S2CID 4302869 .
- ^ Jump up to: а б «JST подписывает патентное лицензионное соглашение с Samsung на технологию высокоэффективных тонкопленочных транзисторов» . Jst.go.jp. 20 июля 2011 года . Проверено 1 ноября 2015 г.
- ^ «Sharp и JST подписывают лицензионное соглашение в отношении оксидных полупроводников | Пресс-релиз: Sharp» . Проверено 1 ноября 2015 г. .
- ^ «Sharp начинает производство первых в мире ЖК-панелей с использованием оксидных полупроводников IGZO | Пресс-релизы | Sharp Global» . Sharp-world.com. 13 апреля 2012 г. Проверено 1 ноября 2015 г.
- ^ «Функции/Услуги | серия docomo NEXT AQUOS PHONE ZETA SH-02E Топ | линейка docomo | AQUOS: Sharp» . Sharp.co.jp Проверено 1 ноября 2015 г. .
- ^ «Sharp выпустит три типа ЖК-панелей IGZO для ноутбуков | Пресс-релизы | Sharp Global» . Sharp-world.com. 14 мая 2013 г. Проверено 1 ноября 2015 г.
- ^ «Fujitsu запускает новую линейку ПК серии FMV с четырьмя новыми моделями — Fujitsu Global» . Fujitsu.com . Проверено 1 ноября 2015 г.
- ^ «LG DISPLAY ПРЕДСТАВЛЯЕТ ПРОДУКЦИЮ С OLED-ТВ-ПАНЕЛЯМИ UHD РАЗЛИЧНЫХ РАЗМЕРОВ И ДИЗАЙНОВ — Flat-display-2.livedoor.biz » . Проверено 27 мая 2013 г. -11-01 .
- ^ Цзяо-Шунь Чжуан. «P-13: Светочувствительность аморфных IGZO TFT для плоских дисплеев с активной матрицей» (PDF) . Ecs.umichy.edu . Проверено 1 ноября 2015 г.
- ^ Джин, Би Джей; Я, С; Ли, С.Ю. (май 2000 г.). «Фиолетовая и УФ-люминесценция тонких пленок ZnO, выращенных на сапфире методом импульсного лазерного осаждения». Тонкие твердые пленки . 366 (1–2): 107–110. Бибкод : 2000TSF...366..107J . дои : 10.1016/S0040-6090(00)00746-X .
- ^ Ким, Мён Гиль; Канацидис, Меркури Г.; Факкетти, Антонио; Маркс, Тобин Дж. (17 апреля 2011 г.). «Низкотемпературное изготовление высокопроизводительной тонкопленочной электроники из оксидов металлов путем обработки горением». Природные материалы . 10 (5): 382–388. Бибкод : 2011NatMa..10..382K . дои : 10.1038/nmat3011 . ПМИД 21499311 .
- ^ Митци, Дэвид Б.; Косбар, Лаура Л.; Мюррей, Конал Э.; Копел, Мэтью; Афзали, Али (март 2004 г.). «Высокоподвижные ультратонкие полупроводниковые пленки, полученные методом центрифугирования». Природа . 428 (6980): 299–303. Бибкод : 2004Natur.428..299M . дои : 10.1038/nature02389 . ПМИД 15029191 . S2CID 4358062 .