发展与氧化物半导体的透明的电子产品

电子设备现在无处不在,很难想象没有他们的生活。然而,新型的电子产品是依靠新兴半导体材料硅。亚博网站下载例如,可穿戴、透明和灵活的电子产品可以使新一代的设备和应用程序使用硅是不可能的。

AZoM跟扎马n . Alshareef KAUST关于透明的电子系统,他正在开发使用氧化物半导体和薄膜淀积在他的研究中所起的作用。

你为什么对透明电子系统感兴趣吗?你有什么不同的系统开发?

我的团队致力于半导体纳米材料。亚博网站下载这涉及到设计的新材料、新工艺的发展,使其在一个受控制的方式,最后亚博网站下载引入新的应用程序。

电子和能源存储是最让我们感兴趣,随着半导体材料的数量很大,我们特别关注氧化物。亚博网站下载氧化物半导体往往是透明这意味着我们可以建立透明的电路。这是令人兴奋的,因为它允许我们建立透明显示。传统显示目前依赖于背景光消耗大量的电力。环境显示减少电力消耗也将允许开发新技术,如窗户可以变成一个显示。

透明电路的另一个应用程序可以智能窗户改变透明度在环境的变化(热、光、电压)。这可能需要热变色窗的形式,在感应到房间太热,变得越来越不透明帮助降温。另一个场景可能与无形的传感器嵌入在一个窗口,感觉化学物质或辐射。这些隐藏在机场等关键位置,提高公共安全。

我们也一直在发展中氧化物对能源存储。氧化物半导体工作电极在电池,包括在未来电池技术,如钠离子和锌离子。除此之外,他们也可以用于超级电容器,高功率的设备扮演着至关重要的角色在应用程序这样的电动汽车,电力备份,和微功率单位自供电的传感器和传感器网络。我们也试图整合micro-batteries和micro-supercapacitors透明和/或可穿戴电子产品,使新一代的自供电的传感器。

透明氧化物半导体将允许windows成为交互显示。shutterstock.com/metamorworks

什么是典型的层薄膜晶体管?

在一个典型的晶体管有三个不同的层——一个导电,半导体和绝缘。把这些能力与精确控制离散层可以使或打破你的晶体管。

绝缘层必须足够强大,不允许任何电子泄漏,和导电层必须允许最有效的电子传递成为可能。氧化物半导体层之间,通过调节其电导率可以产生电“1”和“0”的信号。本质上,这是你如何建立一个晶体管。

你如何建立不同层成晶体管?

有几种不同的方法取决于正在建造中。如果您正在构建高密度电子,这需要大量的并行晶体管,在洁净室环境中真空系统是必需的。这需要一个系统在低压力,所以很少有污染。

等新兴领域的大,便宜的电子产品,或灵活的电子产品我们正在开发方法实现分层的化学过程;在经济上可以进行了。这些都是对于要求较低的应用如射频识别标签、食品标签和传感器,和玩具。

这两个方法,一个用于纯度高,密度,,另一个是更经济,可以用来制造晶体管。使用哪一个方法取决于成品的要求。

你有什么不同的材料使用的导电膜亚博网站下载层?每一个的优点是什么?

半导体器件、设备的总体性能高度依赖的材料用于构造。亚博网站下载在透明的电子产品,我们一直专注于一个洞运输层导电层。这意味着层进行电荷通过运输积极的孔,这本质上就是个相反的运输电子。

硅半导体可以同时传输电子和空穴,这种能力,使得硅技术如此成功。结合这两种类型的交通促进了建筑功能、智能电路运行能耗低。

透明氧化物半导体缺乏良好的p型运输半导体(洞)。有很多好的电子转运蛋白但我们没有让一个健壮的空穴传输层,然而,我们取得了一些重大进展。我们想把一个透明的空穴传输层和一层透明的电子运输发展透明电路和传感器系统。

此外,我们一直在开发透明的金属氧化物可以作为晶体管和线路接触。一般,我们针对indium-free透明导体氧化铟以来供应是有限的,它正变得越来越昂贵。

电容储能亚博网站下载是不同的材料——氧化物必须进行电化学。很容易存在于多种氧化的金属原子(如锰可访问五个不同稳定氧化态)可以随时参与氧化还原反应与电解质相比,如铪元素只有一个稳定的氧化态。

出于这个原因,我们已开发使用元素氧化物等多个稳定氧化态锰、钒、钼、钴。使用这种材料,我们在能亚博网站下载源存储设备和微尺度。后者我们想与我们的透明电子集成供电传感器和智能设备。

在可穿戴电子集成micro-supercapacitors手镯。电容器是蜿蜒的模式。芯片上集成储能(如micro-supercapacitors)预计将发挥重要的作用在部署数以百万计的自供电的传感器等应用程序的可穿戴式医疗传感器(点的护理诊断),远程传感器网络和物联网传感器。

你用的是什么系统存款层透明的电子产品吗?

我们一直在使用三种方法使氧化物半导体:(1)物理气相沉积(溅射),(2)原子层沉积,使用化学气运输,处理和解决方案。前两个是相当准确的,但后者明显便宜。

你为什么选择使用沉积系统从埃工程?

我们选择与埃有两个原因,第一,他们是出名的建筑非常可靠的系统提供高质量的薄膜沉积。第二,对我来说,最重要的原因是他们有这样优秀的客户服务。

他们非常敏感,无论什么时候出现问题的我们总是及时获取我们需要的支持。

的沉积高质量的电影为什么重要?

随着电子电路正在缩小到纳米尺度,你不能有粗糙层或粗糙,弯曲的接口。相反,你必须有很平坦,光滑层厚度精确控制。的厚度控制是非常重要的现代设备可以只有几个原子层厚,这意味着厚度变化可以对设备性能产生巨大影响。

一些新兴半导体,如二维材料,甚至可以是一个单层厚这意味着你需要一个沉积系统,精确控亚博网站下载制材料厚度。

必须考虑哪些特性在设计一个可行的晶体管和一个可行的超级电容器吗?

晶体管和超级电容器具有非常不同的功能是很自然的,使用的材料为每个展览不同的属性。亚博网站下载

在我们的电容我们使用的氧化物必须有良好的电子和离子电导率,允许快速运动的电子和离子通过它们,进而促进能量密度高。除此之外我们还需要氧化有很大的表面积,增加潜在的交互,电容器的电解质。

此外,超级电容器,工程毛孔的氧化与电解质离子的大小也会增加的潜力。这可以通过使用化学方法或沉积的一种形式,掠射角溅射沉积,也可以用来创建氧化物基质孔隙的大小和密度控制。

晶体管,厚度控制是非常重要的因素。材料还必须保留其属性,即使缩小到一个非常薄层。除此之外,以确保稳定的氧化物必须在高操作电压高纯度,低水平的结构性缺陷。这意味着用于创建氧化物基质沉积系统必须非常精确,并且非常可靠。

shutterstock.com ? Deni_M

你在哪里看到的科学电子在未来把我们和你认为亚博老虎机网登录电子系统将使什么技术?

传统硅电子将留在这里和我希望他们将继续代表大部分的电子产品被使用。然而,有许多新技术新兴产生变革性的影响。

例如,许多研究正在进行2 d半导体。这些都是只有一个原子厚和显示很高的机动性和优良的光学性质。一旦方法已经开发种植这些材料有效地在一个大区域我们将能够建立一个新一代的极快和强大的多功能设备亚博网站下载。

可穿戴电子产品是另一个新兴领域。在短短二十年我们有了电子从主机处理器的现在可以在你的手或戴在手腕上。复杂的感知和处理系统是产生,可以感觉到你的生命体征和权力自己收获能量运动。

我希望这项技术进一步发展到生物电子学不仅仅是物理现象,如脉冲和温度,测量;但激素和化学物质等生理测量可以通过这套可被测量。这甚至可以外推到设备意义变化在病人的血液,然后提供治疗和在需要时。

我们的读者在哪里可以找到更多关于你的研究?

最简单的了解更多是我的地方网站,在这里你可以找到更多关于我们在做什么。

关于扎马n Alshareef

扎马Alshareef是材料科学与工程的处理器在阿卜杜拉国王科技大学亚博网站下载(KAUST)。亚博老虎机网登录他在北卡州立大学获得博士学位1996年后跟一个博士后奖学金在桑迪亚国家实验室,美国。然后,他开始了在半导体行业10年的职业生涯中,在微米技术和德州仪器。他工作在微电子工业发展新材料和过程。亚博网站下载

2009年,他加入了KAUST,他发起了一个活跃的研究小组专注于能源储存和电子产品。近360篇文章的作者,他已经发行近70项专利。yabo214他赢得了联合国开发计划署本科奖学金,赛斯斯普拉格物理学奖,北卡罗莱纳州院长奖学金,奖学金美国教育部电子材料,SEMATECH企业卓越奖(2006),两个道琼斯可持续性奖(2011)和(2014),啊Shoman能源研究卓越奖(2016),和KAUST卓越教学奖(2018)。亚博网站下载

他是一位皇家学会化学和IEEE在纳米技术方面的杰出的演讲者。他是2014材料研究协会的主席(夫人)会议在波士顿。亚博网站下载