Индий-галлий-цинковый оксид ( IGZO ) — полупроводниковый материал, состоящий из индия (In), галлия (Ga), цинка (Zn) и кислорода (O). Тонкопленочные транзисторы IGZO (TFT) используются в задней панели TFT плоских дисплеев (FPD). IGZO-TFT был разработан группой Хидео Хосоно в Токийском технологическом институте и Японском агентстве по науке и технологиям (JST) в 2003 году (кристаллический IGZO-TFT) [1] [2] и в 2004 году (аморфный IGZO-TFT). [3] IGZO-TFT имеет в 20–50 раз большую подвижность электронов , чем аморфный кремний , который часто используется в жидкокристаллических дисплеях (ЖК-дисплеях) и электронных бумагах . В результате IGZO-TFT может улучшить скорость, разрешение и размер плоских дисплеев. В настоящее время он используется в качестве тонкопленочных транзисторов для использования в телевизионных дисплеях на органических светодиодах (OLED).
IGZO-TFT и его приложения запатентованы JST. [4] Они были лицензированы Samsung Electronics [4] (в 2011 году) и Sharp [5] (в 2012 году).
В 2012 году Sharp первой начала производство ЖК-панелей, включающих IGZO-TFT. [6] Sharp использует IGZO-TFT для смартфонов , планшетов и 32-дюймовых ЖК-дисплеев. В них светосила ЖК-дисплея улучшается до 20%. Потребление энергии улучшается за счет технологии остановки ЖК-дисплея в режиме ожидания, что стало возможным благодаря высокой мобильности и низкому току отключения IGZO-TFT. [7] Sharp начала выпускать панели с высокой плотностью пикселей для ноутбуков . [8] IGZO-TFT также используется в 14-дюймовом ЖК-дисплее с разрешением 3200x1800 пикселей для ультрабуков , поставляемых Fujitsu , [9] также используется в игровом ноутбуке Razer Blade 14" (сенсорный вариант) и 55-дюймовом OLED- телевизоре, поставляемом LG Electronics . [10]
Преимущество IGZO перед оксидом цинка заключается в том, что его можно наносить в виде однородной аморфной фазы, сохраняя при этом высокую подвижность носителей заряда, свойственную оксидным полупроводникам. [11] Транзисторы немного фоточувствительны , но эффект становится значительным только в диапазоне от глубокого фиолетового до ультрафиолетового ( энергия фотонов выше 3 эВ ), что дает возможность создания полностью прозрачного транзистора.
Текущим препятствием для крупномасштабного производства IGZO является метод синтеза. Наиболее широко используемым методом синтеза прозрачного проводящего оксида (TCO) является импульсное лазерное осаждение (PLD). [12] В PLD лазер используется для фокусировки на наноразмерных пятнах на твердых элементарных мишенях. Частоты лазерных импульсов варьируются между мишенями в соотношениях для управления составом пленки. IGZO может быть осажден на такие подложки , как кварц, монокристаллический кремний или даже пластик, благодаря его способности к низкотемпературному осаждению. Подложки помещаются в вакуумную камеру PLD, которая контролирует давление кислорода, чтобы обеспечить благоприятные электрические свойства. После синтеза пленку отжигают или постепенно подвергают воздействию воздуха для адаптации к атмосфере.
Хотя PLD является полезным и универсальным методом синтеза, он требует дорогостоящего оборудования и большого количества времени для адаптации каждого образца к обычным атмосферным условиям. Это не идеально для промышленного производства.
Обработка раствором является более экономически эффективной альтернативой. В частности, можно использовать методы синтеза горения. Ким и др. использовали раствор нитрата металла с окислителем для создания экзотермической реакции. [13] Одним из распространенных типов синтеза горения является центрифугирование , [14] которое включает в себя осаждение слоев раствора In и Ga на горячую пластину и отжиг при температурах примерно от 200 до 400 градусов C, в зависимости от целевого состава. Пленки можно отжигать на воздухе, что является большим преимуществом по сравнению с PLD.