Metal Oxides for Ion-Gated Transistors

Les transistors sont les éléments constitutifs fondamentaux des circuits électroniques. Le silicium est un matériau semi-conducteur largement utilisé dans la fabrication de transistors en raison de ses excellentes propriétés électriques ajustables. Malheureusement, les applications des transistors à base de silicium sont limitées en raison des difficultés d'altération des propriétés optiques et mécaniques du silicium. Récemment, les matériaux à base d'oxydes métalliques émergent comme des candidats alternatifs pour le silicium. Les performances électriques sont similaires à celles du silicium, mais les propriétés optiques et mécaniques intrinsèques des oxydes métalliques sont ajustables. De plus, les conditions de synthèse des oxydes métalliques sont réalisables à des températures plus basses en utilisant des procédés plus simples que dans la synthèse du silicium. Après le développement de l'oxyde d'indium-gallium-zinc amorphe (a-IGZO) traité à température ambiante, l'électronique à base d'oxyde a suscité un grand intérêt. L'IGZO possède des propriétés uniques, telles qu'une mobilité élevée à l'état amorphe, une transparence optique, une stabilité dans les conditions ambiantes et un faible courant de fuite drain-source, qui confèrent à ce matériau des performances et des caractéristiques appropriées pour la commercialisation dans de nombreuses technologies d'affichage. Un inconvénient important des IGZO est l'augmentation rapide de la demande d'indium provoquant une pénurie dans la croûte terrestre, limitant l'offre de transistors à base d'IGZO. Des recherches récentes visent à résoudre le problème de la rareté de l'indium en trouvant un substitut d'oxyde métallique à l'indium abondant sur terre. Cette thèse de doctorat est consacrée à la recherche et à la caractérisation d'alternatives possibles aux semi-conducteurs à base d'indium. Nous nous concentrons sur le TiO2 et le SnO2 en tant que candidats potentiels en raison de leur abondance, de leur transparence, de leur conductivité électrique réglable et de leur aptitude au traitement à basse température. Ces oxydes métalliques présentent des performances exceptionnelles et pourraient constituer de futures alternatives aux transistors à base d'indium.