Группа учёных из Университета науки и технологии Поханга (POSTECH, Южная Корея) и Университета электронной науки и техники Китая (UESTC) разработала технологию создания p-типа транзисторов на основе перовскитных полупроводников. Исследования, представленные в журнале Nature Electronics, прокладывают путь к разработке энергоэффективной электроники будущего, включая гибкие экраны и носимые устройства.
Современные электронные системы требуют сбалансированного сочетания n-типа и p-типа транзисторов. Однако последние часто уступают в эффективности из-за трудностей с управлением «дырочной» проводимостью. Учёные сосредоточились на оловянных перовскитах — материалах с уникальной структурой, способных формировать высококачественные тонкие плёнки. Тем не менее, существующие методы их нанесения через растворные процессы ограничивали устойчивость и возможности масштабного производства.
Команда под руководством профессора Ён-Ён Но и доктора Юджин Рео из POSTECH разработала новый подход, применив метод термического испарения. Эта технология, уже используемая для производства OLED-дисплеев и полупроводниковых чипов, позволяет создавать равномерные слои иодида цезия и олова (CsSnI3) путем нагрева материала до его испарения. Важное усовершенствование — добавление 1,5% хлорида свинца (PbCl2), что улучшило кристаллическую структуру плёнок и уменьшило количество дефектов.
Разработанные транзисторы продемонстрировали подвижность дырок более 30 см2/В·с и отношение тока «включено/выключено» на уровне 108. Эти показатели не только превосходят предыдущие достижения для p-типа устройств, но и сравнялись по характеристикам с коммерческими n-типа оксидными полупроводниками. Такая производительность обеспечивает высокую скорость передачи сигналов при минимальном энергопотреблении.
Новый метод устраняет основные недостатки растворных технологий: неоднородность покрытий и трудности интеграции в промышленные процессы. Термическое испарение позволяет формировать плотные массивы транзисторов на крупных подложках, сохраняя стабильность параметров. Кроме того, эта технология совместима с существующими производственными линиями для OLED, что уменьшит затраты на реализацию.
«Наше решение действует при температурах ниже 300 °C, что важно для создания ультратонких и гибких устройств», — пояснил профессор Но. «Это открывает перспективы для высокоразрешающих дисплеев в смартфонах и телевизорах с изогнутыми экранами, а также вертикально-интегрированных микросхем и носимой электроники». Внедрение таких решений повысит энергоэффективность устройств и расширит возможности их дизайна, сохраняя конкурентоспособные производственные издержки.
Источник: iXBT
