Исследователи из Саудовской Аравии впервые изучили поведение гибких полевых транзисторов (FinFET) при относительно высоких температурах. Стоит отметить, что FinFET – это наиболее передовые полупроводниковые разработки, поэтому для их дальнейшего развития важно понять, как гибкие модификации подобных устройств ведут себя в различных условиях эксплуатации.

Гибкая электроника значительно продвинулась вперед в последние десятилетие, особенно подтолкнуло ее развитие появление новых сфер применения подобных устройств, в частности, дисплеев, построенных по технологии «электронной бумаги», искусственной кожи или электронных татуировок, которые могут быть нанесены непосредственно на кожу или даже на внутренние органы.

Однако до сих пор большинство подобных устройств изготавливаются из органических материалов, к примеру, полимеров, а также на основе нанопроводов и нанотрубок из углерода. Эти материалы далеки от совершенства, поскольку обеспечивают существенно меньшую скорость обработки сигналов по сравнению с кремниевыми аналогами (которые на сегодняшний день составляют около 90% всех изготовленных электронных устройств). Кроме того, они не очень устойчивы при высокой температуре и не могут создаваться в виде сплошных пленок, в отличие от устройств на основе объемного кремния.

Существуют и другие проблемы органической электроники. В частности, плотность интеграции (количество транзисторов, которые могут быть размещены на одной микросхемы) для органических материалов существенно ниже, чем для кремниевых технологий, используемых в современных микропроцессорах.

Хотя неорганическая гибкая электроника (в качестве альтернативы органической) уже существует, пока подобные устройства размещаются на крайне дорогих субстратах, к примеру, кремнии на изоляторе (SOI, silicon on insulator), UTSOI и монокристаллическом кремнии. Ранее в этом году ученым из King Abdullah University of Science and Technology (Саудовская Аравия) уже удалось, используя современный CMOS-совместимый процесс, превратить FinFET, построенный на SOI в гибкий и прозрачный транзистор на полимере, сохранив при этом высокую производительность и плотность интеграции, характерную для кремниевых устройств. Созданные FinFET отличались хорошими электрическими и физическими свойствами, в частности, высоким отношением тока во включенном к току в выключенном состоянии. Кроме того, сами устройства были оптически полупрозрачны.

Продолжая работу в данном направлении, ученые исследовали влияние относительно высоких температур (порядка 125 градусов Цельсия) на некоторые электрические параметры этих устройств, в частности, ток утечки. В рамках своей работы они обнаружили, что,

несмотря на снижение подвижности носителей заряда (электронов и дырок проводимости) при высоких температурах из-за рассеяния на колебаниях кристаллической решетки (фононах), остальные характеристики устройств не ухудшаются. Свои результаты команда получила с помощью проведения обширных измерений вольт-амперных характеристик устройств в подогреваемой камере.

Результаты этих измерений показывают, что

гибкие FinFET могут использоваться в самых разнообразных электронных устройствах при широком диапазоне рабочих температур.

В настоящее время исследователи изучают, как различные свойства FinFET изменятся при сгибании. В перспективе эта информация позволит создавать устройства, размещаемые на локте, внутри рта (в области челюсти) или, например, на пальцах (имеющих меньший радиус изгиба).

Подробные результаты работы представлены в журнале Applied Physics Letters.