Современная электроника №4/2025

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ 22 WWW.CTA.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 4 / 2025 изводства и изготовления, такими как центрифугирование, пиролиз распыле- нием и системы печати, которые могут быть расширены за пределы традици- онных вакуумных методов вплоть до растворения с использованием жидких золь-гель-прекурсоров. Это и обеспечи- вает преимущество в экономически эффективном производстве на боль- ших площадях по сравнению с ваку- умными системами, такими как рас- пыление и атомно-слоевое осаждение. Поскольку в производстве TFT используются жидкие прекурсоры, можно гибко манипулировать соста- вом золь-гель-раствора для получения желаемых характеристик оксидных плёнок. Эти инновационные методы также распространяются на оксидные электроды. В случаях, когда требуются тройные соединения или легирование, к примеру, для оксидных электродов, можно комбинировать разные прекур- соры для синтеза раствора и изготав- ливать полностью обработанные рас- твором оксидные TFT. Несмотря на потенциал процессов в растворе, разло- жение органических лигандов в оксид- ных плёнках, обработанных золь-гель- методом, и плотная структура сетей оксидов металлов предполагают высо- котемпературный процесс отжига при температуре 400°C или выше, что, как правило, несовместимо с производ- ством гибких подложек [10]. Поэтому разработчики применя- ют разные способы, включая УФ- или лазерный отжиг, отжиг O 2 и воздей- ствие водными растворителями для формирования оксидных плёнок, обра- ботанных в растворе при низких тем- пературах, что гарантирует качество плёнки и соответствует термическим требованиям к гибким подложкам. Новая технология позволяет произ- водить высококачественные оксидные плёнки при низких температурах без необходимости использования допол- нительных систем. Кроме того, обеспе- чивает гибкость для изменения состава раствора или его интеграции с други- ми низкотемпературными методами изготовления для получения допол- нительных эффектов. Материалы и ранее широко использовались в каче- стве диэлектрика затвора в оксидных TFT. При низких напряжениях воз- буждения TFT элементы из-за низкой диэлектрической проницаемости – истончение диэлектрика затвора при уменьшении масштаба электронных устройств – характеризуются относи- тельно высоким током утечки затво- ра. Это затрудняло их применение в гибких устройствах следующего поко- ления, требующих высокой произво- дительности и низкого энергопотре- бления. В качестве новых диэлектрических слоёв были предложены диэлектрики High-k, позволяющие снизить рабочее напряжение и накопление носителей высокой плотности за счёт высоких значений ёмкости. К примеру, окси- ды High-k, обработанные золь-гелем, обеспечивают работу при относитель- но низком напряжении и разделяют производственный процесс с оксидны- ми полупроводниками. Теперь из-за широкой зоны отклика и аморфно- го состояния элементов это привело к положительно-низкому току утеч- ки затвора. Материал на основе ZrO 2 решено использовать в качестве изо- лирующего слоя в оксидных TFT для работы с низким энергопотреблением из-за высокой диэлектрической прони- цаемости (> 20), достаточной ширины запрещённой зоны (отклика) (~5,8 эВ) и электрической/химической стабиль- ности. Гибкие TFT демонстрируют раз- личия в характеристиках в зависи- мости от размера. Элементы с более коротким проводящим каналом дают относительно сниженное сопротив- ление по сравнению с устройствами с более длинными каналами из-за влияния контактного сопротивле- ния. Хотя устройства изготовлены из тех же материалов, по мере умень- шения длины канала сопротивление канала уменьшается, и, следователь- но, доля контактного сопротивления в общем сопротивлении увеличива- ется. В результате эффективное паде- ние напряжения на области кана- ла изменяется: по мере уменьшения размера канала наблюдается умень- шение SS, что указывает на улучше- ние качества интерфейса между полу- проводником и изолятором. Меньшие TFT могут иметь меньше дефектов в области интерфейса, что приводит к уменьшению захваченных элек- тронов в местах ловушек интерфей- са. Электрические характеристики изготовленных гибких TFT можно сравнить с вакуумными или обрабо- танными в растворе гибкими оксид- ными TFT с диэлектриком High-k, а их подвижность полностью совместима с современными дисплеями с актив- ной матрицей высокого разрешения. Из последних достижений в обла- сти тонкоплёночных транзисторов на основе оксида олова для РЭА отметим, что созданы низковольтные высоко- производительные тонкоплёночные транзисторы из оксида индия, оло- ва и цинка на основе двухканально- го анодного оксида. Улучшена произ- водительность и эксплуатационная стабильность тонкоплёночных тран- зисторов InGaSnO (IGTO), обработан- ных раствором, путём образования комплексов Sn–O. Методом магне- тронного распыления созданы тон- коплёночные транзисторы на осно- ве аморфного Zn-Al-Sn-O (без индия). Также среди перспективных методов – изменение источника энергии, селек- тивная подача энергии в локализован- ные области и снижение температуры преобразования в оксиды. Синтез горе- ния представляет собой химический процесс, который использует вну- треннюю энергию, генерируемую в результате экзотермической реакции добавленного органического топлива и окислителя в прекурсоре, что позво- ляет устранить органические остатки и способствует переходу к оксидным плёнкам даже при пониженных внеш- них температурах. А в описываемой инновации гибких тонкоплёночных транзисторов InGaZnO удалось повы- сить термоэлектрические характери- стики плёнок на основе однослойных углеродных нанотрубок за счёт раци- ональной тройной обработки. Особенности синтеза основных материалов Ранее плёнки SnO 2 успешно наноси- ли при низких температурах с исполь- зованием синтеза горения и изготавли- вали TFT SnO 2 на Si/SiO 2 с улучшенными характеристиками TFT. Но термиче- ский анализ подтвердил, что внеш- няя температура, необходимая для преобразования прекурсора, состав- ляла +250°C, что значительно ниже, чем у обычных прекурсоров. Поэтому новые TFT-элементы демонстрирова- ли значительно улучшенные электри- ческие характеристики по сравнению с обычными устройствами SnO 2 , при этом подвижность увеличилась при- мерно в 170 раз: с 0,014 до 2,43 см с обра- боткой золь-гелем в низкотемператур- ных процессах. Внешняя температура процесса, необходимая для формирова- ния оксидной сетки, оценена с помо- щью термогравиметрического анализа (TGA). Различия в структурном и хими-