Методика «струйной печати» позволяет производить транзисторы с хорошими характеристиками
 Элементы, полученные методикой "струйной печати" высокопроизводительных транзисторов. (кликните картинку для увеличения) |
|
||||||||
Одиночные монокристаллы с малым количеством примесей имеют ключевое значение для развития полупроводниковой микроэлектроники. На данный момент высокопроизводительные устройства обязательно содержат в себе такие монокристаллические компоненты. Различные вариации методики струйной печати, предполагающие нанесения компонент из «полупроводниковой краски» на подложку, выглядят весьма перспективными для создания гибких электронных компонент большой площади. Одна из проблем этой группы методов заключается в том, что распыляемые полупроводниковые материалы обычно имеют не лучшие кристаллические свойства. Это снижает подвижность зарядов в «напечатанной» полупроводниковой структуре и, в конечном итоге, ухудшает производительность устройства.
Пытаясь найти решение этой проблемы, группа ученых из National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST, Япония) предложили новый процесс, схожий со струйной печатью, который совмещает в себе не только нанесение полупроводниковых чернил (полупроводника в специальном растворителе) на поверхность, но и кристаллизацию этих чернил при помощи специальной жидкости («антирастворителя»). Методика позволяет создавать тонкие пленки монокристалла или поликристалла.
Достигнутые результаты намного обошли эксперименты предшественников. До сих пор ученые сталкивались с трудностями, пытаясь производить равномерные полупроводниковые пленки прямо на поверхности подложки, в частности, с эффектом самокристаллизации и возникновением так называемых «кофейных колец». Последнее явление обусловлено движением мельчайших частиц полупроводника в растворителе во время испарения последнего.
Для реализации разработанной методики, команда ученых использовала аппараты струйной печати с двойными печатающими головками, что позволяло распылять капли объемом 60 пл с частотой 500 Гц. Сначала на поверхность наносился «антирастворитель» (роль которого исполнял безвредный диметилформамид), а уже на него «печатались» полупроводниковые чернила, содержащие органический полупроводник C8BTBT. После этого происходило естественное смешивание двух разных «чернил».
Используя оптический микроскоп, исследователи наблюдали на поверхности крошечные плавающие в растворителе объекты, которые начинали кристаллизоваться. Каждый такой объект являлся основой для будущей кристаллизации, формируя в конечном итоге слои полупроводника толщиной 20 – 300 нм, плотно прилегающие к подложке.
Измерения показали, что подвижность зарядов в полученным таким образом транзисторах, в 1.6 раза выше своеобразного «порога» в 10 см2/Вс, определяющего устройства с высокой подвижностью. Кроме того, не менее впечатляющим оказалось и отношение тока в открытом и закрытом состоянии транзистора – около 105-107.
В дальнейшем ученые планируют работать в направлении оптимизации своего оборудования. Следующим шагом они хотят адаптировать технику к печати металлических проводов.
Также по теме:
- Создан первый рабочий транзистор на мономолекулярном слое молибденита
- Новая техника позволяет значительно упростить производство транзисторов наноразмера
Источники: