В то время как ходят слухи, что Samsung и LG разрабатывают гибкие телефоны, которые можно складывать, скручивать и даже растягивать в большие экраны, существуют некоторые препятствия на пути к этому, которые необходимо преодолеть, чтобы такие гибкие телефоны стали реальностью. Возможно, наибольшей проблемой является необходимость высокоскоростного гибкого диода, который обнаруживает и регулирует сигнал сотового телефона. Диод должен работать на высоких скоростях, чтобы соответствовать частотам передачи, используемым в беспроводной сотовой связи, Bluetooth, Wi-Fi и GPS (которые варьируются от 935 МГц до 5 ГГц).

В новой статье, опубликованной в Nature Communications, группа учёных во главе с профессором Эймин Сонг из университета Манчестера (Великобритания) в сотрудничестве с университетом Шаньдуна (Китай) разработали гибкий диод Шоттки, который может работать на частотах до 6,3 ГГц, что делает устройство самым быстрым в своем роде на сегодняшний день. Это также первый гибкий диод, достигший частоты 2,45 ГГц, что позволяет охватить основные частотные диапазоны, используемые в большинстве современных беспроводных коммуникаций, за исключением новейших каналов Wi-Fi 4G и 5G.

«Гибкий гигагерцовый диод – это последний недостающий кусок головоломки, необходимый для создания гибких мобильных телефонов и быстро растущего сектора носимой электроники» – сказали исследователи.

В этом исследовании учёные разработали диод, используя гибкую полупроводниковую плёнку индий-галлий-цинк-кислород (IGZO). Предыдущие лучшие варианты диодов Шоттки на основе плёнки IGZO достигали частоты до 3 ГГц, но не могли быть изготовлены на гибких пластиковых подложках, а только на стеклянных, поскольку для их производства требовалась высокотемпературная обработка. Изготовленные ранее гибкие диоды Шоттки на основе микрочастиц кристаллического кремния достигали частот до 1,6 ГГц, при этом их производство сложное и дорогостоящее.

Одним из ключевых моментов для достижения быстродействия гибких диодов стал контроль толщины IGZO-плёнки для оптимизации производительности. Исследователи раньше считали, что толстый слой IGZO имеет низкую емкость и это обеспечит работу на более высокой скорости. А на самом деле они обнаружили, что при увеличении толщины IGZO увеличивается и последовательное сопротивление, что очень влияет на быстродействие диода. В то время как первоначально учёные ожидали, что толстый слой IGZO будет иметь лучшую производительность, они обнаружили, что на самом деле он имеет худший показатель. Исследуя факторы, лежащие в основе этого – отношения между активным и реактивным сопротивлениями и емкостью -исследователи смогли оптимизировать производительность диода, используя IGZO-слой толщиной 80-нм.

Исследователи смогли создать перспективный компонент для следующего поколения телефонов. В дальнейшем они планируют дополнительно улучшить производительность диода – его скорость и выходное напряжение, необходимое для поддержания сильного сигнала.

Источник: Jiawei Zhang, et al. «Flexible indium-gallium-zinc-oxide Schottky diode operating beyond 2.45 GHz.» Nature Communications. DOI: 10.1038/ncomms8561