TFT à oxyde de mobilité électronique élevée capable de piloter des écrans de télévision OLED 8K

Publié le 9 août 2024, à 15h30 EE Times Japan

Un groupe de recherche de l'Université japonaise d'Hokkaido a développé conjointement un « transistor à couches minces d'oxyde » avec une mobilité électronique de 78 cm2/Vs et une excellente stabilité avec l'Université de technologie de Kochi. Il sera possible de piloter les écrans des téléviseurs OLED 8K de nouvelle génération.

La surface du film mince de couche active est recouverte d'un film protecteur, améliorant considérablement la stabilité

En août 2024, un groupe de recherche comprenant le professeur adjoint Yusaku Kyo et le professeur Hiromichi Ota de l'Institut de recherche en sciences électroniques de l'Université de Hokkaido, en collaboration avec le professeur Mamoru Furuta de l'École des sciences et technologies de l'Université de technologie de Kochi, a annoncé avoir a développé un « transistor à couches minces d'oxyde » avec une mobilité électronique de 78 cm2/Vs et une excellente stabilité. Il sera possible de piloter les écrans des téléviseurs OLED 8K de nouvelle génération.

Les téléviseurs OLED 4K actuels utilisent des transistors à couches minces oxyde-IGZO (TFT a-IGZO) pour piloter les écrans. La mobilité électronique de ce transistor est d'environ 5 à 10 cm2/Vs. Cependant, pour piloter l’écran d’un téléviseur OLED 8K de nouvelle génération, un transistor à couches minces d’oxyde avec une mobilité électronique de 70 cm2/Vs ou plus est nécessaire.

Le professeur adjoint Mago et son équipe ont développé un TFT avec une mobilité électronique de 140 cm2/Vs 2022, en utilisant un film mince de oxyde d'indium (In2O3) pour le calque actif. Cependant, il n’a pas été utilisé en pratique car sa stabilité (fiabilité) était extrêmement mauvaise en raison de l’adsorption et de la désorption des molécules de gaz dans l’air.

Cette fois, le groupe de recherche a décidé de recouvrir la surface de la fine couche active d’un film protecteur pour empêcher l’absorption des gaz dans l’air. Les résultats expérimentaux ont montré que les TFT dotés de films protecteurs de oxyde d'yttrium et oxyde d'erbium fait preuve d’une stabilité extrêmement élevée. De plus, la mobilité électronique était de 78 cm2/Vs, et les caractéristiques n’ont pas changé même lorsqu’une tension de ±20 V a été appliquée pendant 1,5 heures, restant stables.

En revanche, la stabilité ne s'est pas améliorée dans les TFT utilisant de l'oxyde de hafnium ou oxyde d'aluminium comme films de protection. Lorsque l’arrangement atomique a été observé au microscope électronique, il a été constaté que oxyde d'indium et oxyde d'yttrium étaient étroitement liés au niveau atomique (croissance hétéroépitaxiale). En revanche, il a été confirmé que dans les TFT dont la stabilité ne s'améliorait pas, l'interface entre l'oxyde d'indium et le film protecteur était amorphe.