เผยแพร่เมื่อวันที่ 9 สิงหาคม 2567 เวลา 15:30 น. EE Times Japan
กลุ่มวิจัยจากมหาวิทยาลัยฮอกไกโด ประเทศญี่ปุ่น ได้ร่วมพัฒนา “ทรานซิสเตอร์ฟิล์มบางออกไซด์” ที่มีความคล่องตัวของอิเล็กตรอน 78 cm²/Vs และเสถียรภาพที่ยอดเยี่ยม ร่วมกับมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีโคจิ ซึ่งจะทำให้สามารถขับเคลื่อนหน้าจอของทีวี OLED 8K รุ่นต่อไปได้
พื้นผิวของฟิล์มบางชั้นแอคทีฟถูกปกคลุมด้วยฟิล์มป้องกัน ซึ่งช่วยเพิ่มเสถียรภาพได้อย่างมาก
ในเดือนสิงหาคม 2024 กลุ่มวิจัยซึ่งประกอบด้วยผู้ช่วยศาสตราจารย์ ยูซากุ เคียว และศาสตราจารย์ ฮิโรมิจิ โอตะ จากสถาบันวิจัยวิทยาศาสตร์อิเล็กทรอนิกส์ มหาวิทยาลัยฮอกไกโด ร่วมกับศาสตราจารย์ มาโมรุ ฟุรุตะ จากคณะวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีโคจิ ประกาศว่าพวกเขาได้พัฒนา “ทรานซิสเตอร์ฟิล์มบางออกไซด์” ที่มีค่าการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอน 78 cm²/Vs และมีเสถียรภาพดีเยี่ยม ซึ่งจะสามารถนำไปใช้ขับเคลื่อนหน้าจอของทีวี OLED 8K รุ่นต่อไปได้
ทีวี OLED 4K รุ่นปัจจุบันใช้ทรานซิสเตอร์ฟิล์มบางออกไซด์-IGZO (a-IGZO TFT) ในการขับเคลื่อนหน้าจอ ความสามารถในการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนของทรานซิสเตอร์นี้อยู่ที่ประมาณ 5 ถึง 10 cm²/Vs อย่างไรก็ตาม ในการขับเคลื่อนหน้าจอของทีวี OLED 8K รุ่นต่อไป จำเป็นต้องใช้ทรานซิสเตอร์ฟิล์มบางออกไซด์ที่มีความสามารถในการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอน 70 cm²/Vs หรือมากกว่า
ผู้ช่วยศาสตราจารย์มาโกและทีมงานได้พัฒนาทรานซิสเตอร์ฟิล์มบาง (TFT) ที่มีค่าการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอน 140 cm²/Vs²⁰²² โดยใช้ฟิล์มบางของอินเดียมออกไซด์ (In2O3)สำหรับชั้นแอคทีฟ อย่างไรก็ตาม ไม่ได้นำไปใช้งานจริงเนื่องจากความเสถียร (ความน่าเชื่อถือ) ต่ำมาก อันเนื่องมาจากการดูดซับและการคายตัวของโมเลกุลก๊าซในอากาศ
ในครั้งนี้ กลุ่มวิจัยตัดสินใจเคลือบพื้นผิวของชั้นแอคทีฟบางๆ ด้วยฟิล์มป้องกันเพื่อป้องกันไม่ให้ก๊าซถูกดูดซับในอากาศ ผลการทดลองแสดงให้เห็นว่าทรานซิสเตอร์แบบฟิล์มบาง (TFT) ที่มีฟิล์มป้องกันนั้นอิตเทรียมออกไซด์และเออร์เบียมออกไซด์แสดงให้เห็นถึงความเสถียรที่สูงมาก ยิ่งไปกว่านั้น ค่าการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนอยู่ที่ 78 cm²/Vs และคุณลักษณะไม่เปลี่ยนแปลงแม้ว่าจะใช้แรงดันไฟฟ้า ±20V เป็นเวลา 1.5 ชั่วโมง ก็ยังคงมีเสถียรภาพ
ในทางกลับกัน ความเสถียรไม่ได้ดีขึ้นในทรานซิสเตอร์แบบฟิล์มบาง (TFT) ที่ใช้ฮาฟเนียมออกไซด์หรืออะลูมิเนียมออกไซด์ในรูปของฟิล์มป้องกัน เมื่อสังเกตการจัดเรียงอะตอมโดยใช้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน พบว่าอินเดียมออกไซด์ และอิตเทรียมออกไซด์ มีการยึดติดกันอย่างแน่นหนาในระดับอะตอม (การเติบโตแบบเฮเทอโรเอพิแท็กเซียล) ในทางตรงกันข้าม ได้รับการยืนยันแล้วว่าในทรานซิสเตอร์แบบฟิล์มบาง (TFT) ที่ความเสถียรไม่ดีขึ้น อินเตอร์เฟซระหว่างอินเดียมออกไซด์และฟิล์มป้องกันนั้นเป็นแบบอสัณฐาน