Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

РЕФЕРАТ НА ТЕМУ1

.doc
Скачиваний:
11
Добавлен:
31.05.2015
Размер:
144.9 Кб
Скачать

РЕФЕРАТ НА ТЕМУ:

«ПРОЗРАЧНЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ»

Выполнил: студент

первого курса МТЭ-121

Бакланов А.

2013 г.

Содержание

1.Введение

2.Принцип функционирования

3.Современный уровень развития

4.Заключение

5.Литература

Введение

В последнее время, всё больше внимания стало уделяться новому направлению в электронике, а именно прозрачной электронике. Это направление довольно-таки перспективно и открывает много новых возможностей. Изобретение, о котором сегодня речь, в перспективе может пригодиться, например, для превращения всей поверхности лобового стекла автомобиля в совершенно прозрачный и в то же время информативный многоцветный дисплей. Представьте себе шлем военных, на защитный лицевой пластик которого можно выводить карту местности, интерактивный компас и другую нужную информацию. Или стать прототип нового поколения носителей класса "электронная бумага" – столь дешёвых и доступных, что из такой бумаги не то что электронные книги делать – ею будет не жалко обклеивать окна. А уж какую одежду можно будет делать из такого материала! Прозрачную или полупрозрачную, отливающую всеми цветами радуги или меняющую рисунок также легко, как сейчас мы меняем одну музыкальную композицию в MP3 плеере на другую. Соответствующие технологии уже разрабатываются. Массовый выпуск прозрачной электроники, как ожидается, начнется уже через год или два. Развитие технологий обещает внедрить прозрачные электронные схемы во многие сферы нашей жизни. А может быть, всё будет совсем не так, и все эти сегодняшние фантазии через десяток-другой лет будут выглядеть так же смешно, как ламповые компьютеры фантастов на ионных космических кораблях? Ведь неведомые свойства новых материалов всегда приводят к изобретению совершенно неожиданных форм их использования…

Но для создания прозрачной электроники необходимы прозрачные компоненты. В этом реферате речь пойдёт о прозрачных транзисторах, о способах их создания, и о том на каком этапе сегодня находится их производство.

Способ изготовления

На данный момент существует несколько способов создания прозрачных транзисторов. Один из них это создание транзисторов на основе углеродных нанотрубок с толщиной стенок этих самых трубок всего в один атом. Данный способ позволяет получать транзисторы обоих типов. При этом трубки используются в качестве активного канала, а используемые с ними электроды из оксида индия-олова выполняют функции классического истока, затвора и стока.

Теперь – вкратце о сути технологии. Первым делом на кварцевой подложке выращиваются нанотрубки. Затем они "печатаются" на стеклянную или полиэтиленовую подложку с предварительно нанесёнными электродами затвора из оксида индия-олова (indium-tin oxide), и далее наносятся прозрачные электроды стока и истока. В отличие от нетрассированных способов нанесения нанотрубок, масштабная техника структурирования нанотрубок позволяет получить транзисторы с высокой производительностью, высокой прозрачностью и механической гибкостью.

Также американские и корейские физики расработали способ создания гибких и прозрачных транзисторов на основе графена и «мятых» пленок,состоящих из оксида алюминия. Физики объяснили, что подложка затвора должна изготавливаться из диэлектрического материала. В роли такогоматериала обычно выступает соединение металлов и кислорода, или оксид кремния. Однако ни одно из названныхсоединений не имеет достаточную гибкость для работы в «растягивающихся» транзисторах. Это крайне затрудняетразработку полностью гибких чипов и дисплеев.  Ен Хи Ли со своими коллегами решил эту проблему необычным способом. Ученые «свернули» диэлектрическую подложкуи превратили ее из листа в «змейку». Когда подложка растягивается  - она просто выпрямляется, но не рвется. Физиками успешно изготовлены несколько таких транзисторов. Они использовали для производства оксид алюминия,применив его в качестве диэлектрика, а также графен для производства проводящих частей транзистора. Как говорятспециалисты, подобные элементы можно использовать для изготовления прозрачных и гибких дисплеев, а также для других электронных приборов.

Исследователи Университета штата Орегон создали первый прозрачный транзистор из ZnO. Этот материал недорог, безопасен и легко обрабатывается. Оксид цинка обладает хорошей электропроводностью, его нетрудно раскатать тонким слоем без привлечения высокотемпературных технологий. Кроме этого, оксид цинка безвреден для окружающей среды.

Также есть способ нанесения транзисторов как краски на бумаге. Это очень перспективная технология, поскольку может привести к появлению исключительно дешёвой электроники с уникальными показателями гибкости и лёгкости. Суть технологии заключается в том, чтобы подобрать краски, одна из которых проводит ток, а другая является полупроводником, после чего нужно напечатать структуру заданной формы на подходящем носителе.

Учёные из университета Мэриленда опубликовали научную работу с описанием бумаги и красок для печати электронных схем с прозрачностью до 83,5%.

Согласно публикации на сайте PhysicsWeb, группа ученых из Японии объявила о разработке нового типа прозрачного полупроводника.

Хидео Хосоно (Hideo Hosono) и его коллеги из университетов Japan Science and Technology (Кавасаки) и Tokyo Institute of Technology (Токио), разработавшие технологию создания прозрачных транзисторов на базе монокристаллической тонкопленочной структуры окиси полупроводника, утверждают, что их разработка позволяет добиться скорости работы в десятки раз большей, нежели предыдущие. 

Структура прозрачного полевого транзистора,  выполненная на основе индий-галлиевого окисла и оксида цинка -  InGaO3(ZnO5)5/ZnO

Как известно, окислы полупроводников, благодаря своей высокой прозрачности, широко используются в качестве пассивных покрытий при создании, например, дисплеев и солнечных батарей. Впрочем, в чистом виде эти вещества электрический ток не проводят, и ученым приходится работать над созданием сложных соединений. Увы, нынешние разработки на базе таких прозрачных материалов как, например, оксид цинка, обеспечивают подвижность электронов лишь на уровне 1 – 3 см²/В/с при комнатной температуре, что, в целом, маловато для создания эффективных полевых транзисторов.

Японским ученым, согласно публикации в 2003 Science 300 1269, удалось создать прозрачные полевые (FET) транзисторы с подвижностью электронов порядка 80 см²/В/с. Полученный результат ученые объясняют тем, что для создания таких транзисторов использовалась монокристаллическая тонкая пленка окиси полупроводника, которая, ко всему прочему, благодаря своей структуре, является бездефектной.

Современный этап развития

Одна из основных причин возникновения такого интереса и активности в области прозрачной электроники – недавние серьезные достижения в увеличении подвижности носителей заряда (электронов и дырок) в прозрачных полупроводниках. Так, была значительно увеличена подвижность носителей в низкотемпературном поликремнии (low-temperature poly-Si) и аморфном кремнии, используемых в жидкокристаллических панелях.

Более того, удалось снизить стоимость компонентов. Прозрачные полупроводники типа GaN и алмаза уже известны, но они имеют высокую стоимость, что делает невозможным их использование в массовых прозрачных электронных приборах, требующих относительно больших экранов.

Оксиды, привлекающие повышенный интерес, могут быть разделены на две группы. Первая – оксид цинка (ZnO), и вторая – аморфные оксиды с содержанием тяжелых металлов типа аморфного InGaZnO4(а-IGZO). Обе пропускают видимый свет и почти полностью прозрачны. Подвижность носителей (мера их скорости в данном электрическом поле) в материалах, сделанных на основе ZnO, составляет 250 см²/В∙с. За последние несколько лет темп разработок ускорился, что связано с ростом подвижности носителей в ZnO, а изготовители активно создают приложения, основанные на a-IGZO. Хотя подвижность носителей в ZnO выше, чем в a-IGZO, тем не менее для изготовления дисплеев с большими экранами и электронной бумаги применяются материалы на базе a-IGZO.

Традиционные TFT-технологии на основе аморфного и поликристаллического кремния, хорошо подходящие для многих текущих приложений (почти все цветные экраны мобильных телефонов используют их), совершенно не пригодны для гибких и прозрачных приборов. Кроме того, такие TFT имеют малую подвижность носителей заряда, что ограничивает рабочие частоты для приборов этого типа. Органические TFT лучше подходят для гибких приложений и могут быть сделаны прозрачными. Однако подвижность носителей в них вообще весьма низкая, порядка 5 см²/В•с, что ограничивает быстродействие и, кроме того, они имеют относительно большие размеры.

Рис. 3. NWTS на пластмассовой подложке, полностью прозрачные и гибкие. Стрелки указывают на транзисторные матричные области

Исследователи из нескольких университетов США сообщили о созданных с применением нанотехнологий новых TFT, которые имеют существенно большую подвижность носителей, чем другие TFT-материалы, и поэтому могут работать при более высоких частотах. Кроме того, их размеры намного меньше, что позволяет повысить степень интеграции микросхем, совершенно прозрачны и могут применяться в гибких устройствах. TFT используют новые совершенно прозрачные полупроводники с широкой запрещенной зоной и нанопроводники для соединения элементов схем. Транзисторы показывают хорошие рабочие характеристики, включая относительно высокие токи (до 10 мкА в нанопроводниках), высокую скорость переключения, необходимую для цифровых приложений, и низкую потребляемую мощность. В рамках проекта были созданы полностью прозрачные и механически гибкие нанотранзисторы (nanowire transistors, NWTS) на пластмассовых подложках.

Комбинация превосходной оптической прозрачности (до 81%) и механической гибкости соединений In2O3 и ZnO делают NWTS на их основе незаменимой технологией для изготовления прозрачных и гибких электронных устройств. Новые разработки демонстрируют, что наноэлектроника может быть полностью прозрачной и гибкой при очень высоком качестве (рис. 3). Устройства с NWTS изготовляются с использованием низкотемпературных методов обработки, которые позволяют интегрировать на пластик другие необходимые компоненты для достижения гибкости и легкости сборки.

Заключение

Таким образом наука не стоит на месте, разработка и производство прозрачных транзистор идет полным ходом. Опытные образцы уже были получены учёными из Японии, Америки и Германии, но эта область электроники только начинает своё развитие. А значит ещё очень много предстоит сделать, чтобы открыть дверь в мир прозрачной электроники.

http://www.xakep.ru/post/60066/default.asp

http://modnews.ru/news/view/7192

http://hard.compulenta.ru/38581/

http://www.ixbt.com/news/hard/index.shtml?00/44/71

http://ko.com.ua/prozrachnaya_jelektronika_33889

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]