El óxido de indio, galio y zinc ( IGZO ) es un material semiconductor que consta de indio (In), galio (Ga), zinc (Zn) y oxígeno (O). IGZO transistores de película delgada (TFT) se utilizan en el TFT plano posterior de pantallas de panel plano (PPF). IGZO-TFT fue desarrollado por el grupo de Hideo Hosono en el Instituto de Tecnología de Tokio y la Agencia de Ciencia y Tecnología de Japón (JST) en 2003 (IGZO-TFT cristalino) [1] [2] y en 2004 (IGZO-TFT amorfo). [3] IGZO-TFT tiene entre 20 y 50 veces la movilidad de los electronesde silicio amorfo , que se ha utilizado a menudo en pantallas de cristal líquido (LCD) y papeles electrónicos . Como resultado, IGZO-TFT puede mejorar la velocidad, la resolución y el tamaño de las pantallas planas. Actualmente se utiliza como transistores de película fina para su uso en pantallas de TV de diodos emisores de luz orgánicos (OLED).
IGZO-TFT y sus aplicaciones están patentadas por JST. [4] Se han concedido licencias a Samsung Electronics [4] (en 2011) y Sharp [5] (en 2012).
En 2012, Sharp fue el primero en comenzar la producción de paneles LCD que incorporan IGZO-TFT. [6] Sharp utiliza IGZO-TFT para teléfonos inteligentes , tabletas y pantallas LCD de 32 ". En estos, la relación de apertura de la pantalla LCD se mejora hasta en un 20%. El consumo de energía se mejora con la tecnología de parada en ralentí de la pantalla LCD, lo cual es posible debido a la alta movilidad y baja corriente de IGZO-TFT. [7] Sharp ha comenzado a lanzar paneles de alta densidad de píxeles para aplicaciones de portátiles . [8] IGZO-TFT también se emplea en la pantalla LCD de 14 "3,200x1,800 de un ultrabook PC suministrada por Fujitsu , [9] también utilizada en la computadora portátil para juegos Razer Blade de 14 "(variante con pantalla táctil) y un televisor OLED de 55" suministrado por LG Electronics . [10]
La ventaja de IGZO sobre el óxido de zinc es que puede depositarse como una fase amorfa uniforme mientras conserva la alta movilidad del portador común a los semiconductores de óxido . [11] Los transistores son ligeramente fotosensibles , pero el efecto se vuelve significativo solo en el rango de violeta profundo a ultravioleta ( energía de fotón por encima de 3 eV ), lo que ofrece la posibilidad de un transistor completamente transparente.
El impedimento actual para la fabricación de IGZO a gran escala es el método de síntesis. La técnica más utilizada para la síntesis de óxido conductor transparente (TCO) es la deposición láser pulsada (PLD) . [12] En PLD, se usa un láser para enfocar puntos de tamaño nanométrico en objetivos elementales sólidos. Las frecuencias de pulso láser se varían entre los objetivos en proporciones para controlar la composición de la película. IGZO se puede depositar sobre sustratos como cuarzo, silicio monocristalino o incluso plástico debido a su capacidad de deposición a baja temperatura. Los sustratos se colocan en una cámara de vacío PLD, que controla la presión de oxígeno para garantizar propiedades eléctricas favorables. Después de la síntesis, la película se templa o se expone gradualmente al aire para adaptarse a la atmósfera.
Si bien el PLD es una técnica de síntesis útil y versátil, requiere un equipo costoso y mucho tiempo para que cada muestra se ajuste a las condiciones atmosféricas normales. Esto no es ideal para la fabricación industrial.
El procesamiento de soluciones es una alternativa más rentable. Específicamente, se pueden utilizar técnicas de síntesis por combustión . Kim y col. usó una solución de nitrato de metal con un oxidante para crear una reacción exotérmica . [13] Un tipo común de síntesis de combustión es el recubrimiento por rotación , [14] que implica depositar capas de solución de In y Ga en una placa caliente y recocer a temperaturas aproximadamente entre 200 y 400 grados C, dependiendo de la composición objetivo. Las películas se pueden recocer al aire, lo que es una gran ventaja sobre PLD.
Referencias
- ^ Nomura, K; Ohta, H; Ueda, K; Kamiya, T; Hirano, M; Hosono, H (23 de mayo de 2003). "Transistor de película fina fabricado en semiconductor de óxido transparente monocristalino". Ciencia . 300 : 1269-1272. doi : 10.1126 / science.1083212 . PMID 12764192 .
- ^ "A quien esté interesado en Investigación y Desarrollo y / o Desarrollo Comercial de TFT de Semiconductores de Óxido basado en IGZO" . Jst.go.jp . Consultado el 1 de noviembre de 2015 .
- ^ Nomura, K; Ohta, H; Takagi, A; Kamiya, T; Hirano, M; Hosono, H (noviembre de 2004). "Fabricación a temperatura ambiente de transistores transparentes flexibles de película delgada utilizando semiconductores de óxido amorfo". Naturaleza . 432 : 488–492. doi : 10.1038 / nature03090 . PMID 15565150 .
- ^ a b "JST firma acuerdo de licencia de patente con Samsung para tecnología de transistores de película fina de alto rendimiento" . Jst.go.jp. 20 de julio de 2011 . Consultado el 1 de noviembre de 2015 .
- ^ "シ ャ ー プ と JST が 酸化 物 半導体 に 関 す る ラ イ セ ン ス 契約 を 締結 | ニ ュ ー ス リ リ ー ス : シ ャ ー プ" . Sharp.co.jp . Consultado el 1 de noviembre de 2015 .
- ^ "Sharp comienza la producción de los primeros paneles LCD del mundo que incorporan semiconductores de óxido IGZO | Comunicados de prensa | Sharp Global" . Sharp-world.com. 2012-04-13 . Consultado el 1 de noviembre de 2015 .
- ^ "機能 ・ サ ー ビ ス | docomo NEXT series AQUOS PHONE ZETA SH-02E ト ッ プ | docomo ラ イ ン ア ッ プ | AQUOS : シ ャ ー プ" . Sharp.co.jp . Consultado el 1 de noviembre de 2015 .
- ^ "Sharp producirá 3 tipos de paneles LCD IGZO para equipos portátiles | Comunicados de prensa | Sharp Global" . Sharp-world.com. 2013-05-14 . Consultado el 1 de noviembre de 2015 .
- ^ "Fujitsu lanza una nueva línea de PC de la serie FMV con cuatro nuevos modelos: Fujitsu Global" . Fujitsu.com . Consultado el 1 de noviembre de 2015 .
- ^ "LG DISPLAY DICE PRODUCTOS DE PANEL DE TV OLED UHD EN VARIOS TAMAÑOS Y DISEÑOS EN 2015 - TV de pantalla plana y Display World-2 液晶 ・ 業界 ・ 動向" . Flat-display-2.livedoor.biz. 2013-05-27 . Consultado el 1 de noviembre de 2015 .
- ^ Chiao-Shun Chuang. "P-13: Fotosensibilidad de TFT IGZO amorfos para pantallas planas de matriz activa" (PDF) . Eecs.umichy.edu . Consultado el 1 de noviembre de 2015 .
- ^ Jin, BJ; Soy s; Lee, SY (mayo de 2000). "Luminiscencia violeta y ultravioleta emitida por películas delgadas de ZnO cultivadas en zafiro por deposición de láser pulsado". Películas sólidas delgadas . 366 (1–2): 107–110. doi : 10.1016 / S0040-6090 (00) 00746-X .
- ^ Kim, Myung-Gil; Kanatzidis, Mercouri G .; Facchetti, Antonio; Marks, Tobin J. (17 de abril de 2011). "Fabricación a baja temperatura de electrónica de película delgada de óxido metálico de alto rendimiento mediante procesamiento de combustión". Materiales de la naturaleza . 10 (5): 382–388. doi : 10.1038 / nmat3011 .
- ^ Mitzi, David B .; Kosbar, Laura L .; Murray, Conal E .; Copel, Matthew; Afzali, Ali (marzo de 2004). "Películas semiconductoras ultrafinas de alta movilidad preparadas mediante recubrimiento por centrifugación". Naturaleza . 428 (6980): 299-303. doi : 10.1038 / nature02389 .