Durchbruch bei der Oxid-Elektronik für große LCDs

Display, Dell, LCD Bildquelle: Maximumpc
Forschern vom Institut für Experimentelle Physik der Universität Leipzig ist es erstmals gelungen, einen Oxid-Feldeffekttransistor mit pn-Diode als Gate herzustellen. Das stellt einen wichtigen Durchbruch im Bereich preisgünstiger, großflächiger Elektronik dar, wie sie etwa bei der Herstellung hochauflösender 3D-Displays benötigt wird.
Weltweit versuchten sich jahrelang mehrere Arbeitsgruppen an der Herstellung - bislang ohne Erfolg. Die Leipziger Forscher konnten nun einen Oxid-Feldeffekttransistor mit einem Materialübergang in Halbleiterkristallen herstellen.

Verglichen mit amorphem Silizium entsteht in dem Material eine größere Beweglichkeit von Ladungsträgern, die etwa die Herstellung von hochauflösenden 3D-Displays mit großer Pixelzahl und hoher Bildfrequenz erlaubt. Auch transparente Displays werden mit den Transistoren möglich, da viele Oxide durchsichtig sind.

In den letzten zehn Jahren arbeiteten weltweit viele Arbeitsgruppen intensiv an der Herstellung von bipolaren Oxid-Dioden, doch der Durchbruch ließ auf sich warten. Bisherige Ansätze mit verschiedenen Oxiden ergaben pn-Dioden mit sehr begrenzter Gleichrichtung und einem typischen Verhältnis von Vorwärts- zu Rückwärtsstrom von nur 100 oder 1.000. Insbesondere die Probleme bei der Nutzung etablierter Oxide, wie zum Beispiel Zinkoxid, haben bisher die Entwicklung einer Bipolar-Technologie verhindert.

Die nun in Leipzig entwickelte bipolare Oxid-Diode besteht aus verschiedenen Materialien für die n- und p-leitende Schicht. Beide Schichten können so unabhängig voneinander optimiert werden. Aktuell kommen hier Zinkoxid und Zink-Kobalt-Oxid zum Einsatz, die bei Raumtemperatur mittels gepulster Laserabscheidung hergestellt wurden. Die Gleichrichtung der Dioden übersteigt aktuell einen Wert von 10 hoch 10 und ist damit viele Größenordnungen besser als alle vorherigen Ansätze.

Die hergestellten JFET-Bauelemente zeigen nach Angaben der Wissenschaftler gute Kenndaten und sind zudem sehr stabil. Bedingt durch die bipolare Gate-Elektrode zeigen die JFETs nur sehr geringe Veränderungen der Kennlinie bei Belastung mit Vorspannung und bleiben bis Temperaturen von mindestens 150 Grad Celsius voll operabel. Display, Dell, LCD Display, Dell, LCD Maximumpc
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