用氧化物半导体开发透明电子器件

电子设备现在普遍存在，所以不可能想象没有他们的生活。然而，新型电子产品正在出现依赖于硅以外的半导体材料。欧洲杯足球竞彩例如，可穿戴，透明和柔性的电子设备可以实现使用硅的新一代设备和应用。

Azom谈到了Husam N. Alshareef，k ust，关于透明的电子系统，他正在开发使用氧化物半导体和薄膜沉积在他的研究中起作用。

你为什么对透明电子系统感兴趣？您开发了哪些不同的系统？

我的团队适用于半导体纳米材料。欧洲杯足球竞彩这涉及新材料的设计，开发新流程以使其处于受控的方式，最后将它们引欧洲杯足球竞彩入新的应用程序。

电子和能量存储是我们最受欢迎的，因为半导体材料的数量很大，我们专注于氧化物。欧洲杯足球竞彩氧化物半导体往往是透明的，这意味着我们可以构建透明电路。这是令人兴奋的，因为它允许我们构建透明显示器。目前依赖于消耗大量功率的背光的传统显示器。环境显示屏降低了此功耗，并允许开发新技术，例如可以变成显示屏的窗口。

透明电路的另一个应用可能是智能窗户，它可以根据环境的变化(热、光、电压)改变透明度。这可以采用热致变色窗的形式，当感觉到房间变得太热时，它会变得越来越不透明来帮助冷却。另一种方案是在窗户上嵌入隐形传感器，可以感知化学物质或辐射。这些将被隐藏在机场等重要地点，提高公共安全。

我们还在开发氧化物中进行储能。氧化物半导体用电池中的电极工作，包括在未来的电池技术中，例如钠离子和锌离子。除此之外，它们还可用于超级电容器 - 高功率设备，在自给自足的传感器和传感器网络中的应用中发挥重要作用，在这种电动车辆，电力备份和微功率单元中起作用。我们还尝试将微电池和微型超级电容器与透明和/或可穿戴电子产品集成，以实现新的自给自足传感器。

透明的氧化物半导体将使窗口成为交互式显示器。shutterstock.com/metamorWorks.

薄膜晶体管中的典型层是什么？

在一个典型的晶体管中有三种不同的层——一种导电层，一种半导体层和一种绝缘层。在离散层中精确控制这些沉积的能力可以成就或破坏你的晶体管。

绝缘层必须足够强以不允许任何电子泄漏，并且导电层必须允许最有效的电子传输。氧化物半导体层坐在这些内部和通过调制其导电性，您可以产生电气'1'和'0'信号。这基本上是你如何构建晶体管。

如何将不同的层构建到晶体管中？

根据正在建造的内容，有几种不同的方法。如果您正在构建需要大量并联晶体管的高密度电子器件，则需要在洁净室环境中的真空系统。这需要一个处于低压的系统，因此污染很少。

对于新兴领域，如大型，廉价的电子产品，或柔性电子产品，我们正在开发化学过程实现分层的方法;这可以经济地进行。这些是不太苛刻的应用程序，如RFID标签，食品标签和传感器和玩具。

这两种方法中的任何一种，一个用于高纯度和密度，另一个是更经济的，可用于制造晶体管。使用哪种方法取决于成品的要求。

您使用过哪些不同的材料用于导电欧洲杯足球竞彩膜层？每个的优点是什么？

利用半导体器件，该装置的整体性能高度依赖于用于构造它的材料。欧洲杯足球竞彩在透明电子器件的情况下，我们一直专注于导电层的空穴传输层。这意味着该层通过输送正孔来传导电荷，这基本上与传输电子相反。

硅半导体可以运输电子和孔，这是使硅技术如此成功的这种能力。结合两种类型的运输有助于建立在低能量消耗下运行的功能性智能电路。

透明氧化物半导体缺乏良好的p型（空穴传输半导体）。有许多良好的电子运输车，但我们尚未制作一个强大的空穴运输层，但我们已经取得了一些重大进展。我们希望将透明空穴传输层与透明电子传输层组合以开发透明电路和传感器系统。

另外，我们一直在开发透明的金属氧化物，其可以用作晶体管和电路触点。通常，我们瞄准无铟的透明氧化物导体，因为铟耗材有限，它变得越来越昂贵。

用于电容欧洲杯足球竞彩储能的材料是不同的 - 氧化物必须导通，但也是电化学活性的。在多种氧化（例如可以接入五种不同稳定氧化状态的锰）中可以容易地存在的金属原子可以容易地参与与电解质相比的氧化还原反应，当与仅具有一个稳定的氧化态的元素相比。

因此，我们已经使用具有多种稳定的氧化状态的元素培养氧化物，例如锰，钒，钼和钴。使用这些材料，我们正在欧洲杯足球竞彩制造大而微观尺寸的能量存储设备。后者我们希望与我们的透明电子设备集成，以使自动传感器和智能设备。

集成微型超级电容的可穿戴电子手镯。电容器是蛇形图案。片上集成能源存储(如微型超级电容器)预计将在数百万自供电传感器的应用部署中发挥重要作用，如可穿戴医疗传感器(用于监护诊断)、远程传感器网络和物联网传感器。

您用哪些系统为您的透明电子产品存放层？

我们一直使用三种方法来制造氧化物半导体：（1）物理气相沉积（溅射），（2）原子层沉积，其使用化学蒸气输送和溶液加工。前两者相当精确，但后者明显更便宜。

为什么选择使用从埃赫斯特罗姆工程使用沉积系统？

我们选择与Angstrom合作有两个原因:第一，他们以建立非常可靠的系统而闻名，可以提供高质量的薄膜沉积。对我来说，第二个也是最重要的原因是，他们有如此优秀的客户服务。

他们非常积极响应，无论一天中什么时候出现问题，我们总是能及时得到我们需要的支持。

为什么要沉积高质量的电影很重要？

随着电子电路现在被缩小到纳米级，你不能承受粗糙的层或粗糙、弯曲的界面。相反，你必须要有非常平坦、光滑的层，厚度要精确控制。厚度控制的水平是非常重要的，因为现代设备只能有几个原子层厚，这意味着厚度的变化会对设备性能产生巨大的影响。

一些新兴半导体（例如2D材料）甚至可以是单层厚，这意味着您需要具有精确控制材料厚度欧洲杯足球竞彩的沉积系统。

设计可行的晶体管和可行的超级电容器时必须考虑哪些功能？

晶体管和超级电容器具有非常不同的功能，因此对于每个表现出不同性质的材料是自然的。欧洲杯足球竞彩

在我们的电容器中，我们使用的氧化物必须具有良好的电子和离子电导率，允许电子和离子通过它们的快速移动，这又促进了高能量密度。除此之外，我们还需要氧化物具有大的表面积，因为这增加了电容器具有电解质的电位相互作用。

另外，对于超级电容器，将工程孔进入氧化物，该氧化物匹配电解质中离子尺寸的氧化物也将增加电位。这可以使用化学方法或沉积形式来实现，透明角溅射沉积，也可用于产生具有受控尺寸和密度的孔的氧化物基板。

对于晶体管，厚度控制是非常重要的因素。即使在减少到非常薄层时，材料也必须保持其性质。除此之外，为了确保高运行电压下的稳定性，氧化物必须具有高纯度，具有低水平的结构缺陷。这意味着用于产生氧化物基板的沉积系统必须非常精确，非常可靠。

shutterstock.com?deni_m.

您在哪里看到了电子学会的科学将来带走了我们欧洲杯线上买球，您认为电子系统将启用什么技术？

传统的硅电子产品将继续存在，我预计它们将继续代表被使用的大部分电子产品。然而，有许多新技术正在出现，它们将产生变革性的影响。

例如，目前正在在2D半导体上进行大量研究。这些只是一个厚的原子厚，显示出非常高的摩擦性和优异的光学性质。一旦开发了方法以有效地在大面积上培养这些材料，我们将能够建立新一代的极快和强大的多功能设备。欧洲杯足球竞彩

可穿戴电子产品是另一个新兴领域。在仅仅20年的时间里，我们缩小了电子产品的规模，从大型机处理器变成了你现在可以拿在手里或戴在手腕上的处理器。复杂的传感和处理系统可以感知你的生命体征，并通过从运动中获取能量来提供能量。

我预计这项技术将进一步发展到生物电子学领域，不仅可以测量脉冲和温度等物理现象;但可穿戴设备可以测量激素和化学物质等生理指标。这甚至可以应用到能够感知患者血液变化并在需要时提供治疗的设备上。

我们的读者在哪里可以找到更多关于你的研究?

最简单的地方，了解更多信息就是我的网站在这里，您可以了解更多关于我们所做的事情的更多信息。

关于Husam N. Alshareef

Husam Alshareef是阿卜杜拉国王科技大学(KAUST)的欧洲杯足球竞彩材料科欧洲杯线上买球学与工程处理器。1996年，他在北卡罗莱纳州立大学获得博士学位，随后在美国桑迪亚国家实验室获得博士后奖学金。随后，他在半导体行业开始了10年的职业生涯，曾在美光科技(Micron Technology)和德州仪器(Texas Instruments)任职。在那里，他致力于为微电子工业开发新材料和新工艺。欧洲杯足球竞彩

在2009年，他加入了Kaust，他发起了一个专注于储能和电子产品的积极研究组。近360篇文章的作者，他有近70项发布专利。欧洲杯猜球平台He has won the UNDP Undergraduate Fellowship, Seth Sprague Physics Award, NC State Dean’s Fellowship, U.S. Department of Education Electronic Materials Fellowship, the SEMATECH Corporate Excellence Award (2006), two Dow Sustainability Awards (2011) and (2014), AH Shoman Award for Excellence in Energy Research (2016), and KAUST Distinguished Teaching Award (2018).

他是纳米技术的皇家化学和IEEE杰出扬声器的研究员。他是2014年材料研究会（MRS）秋季会议的联合主席在波士欧洲杯足球竞彩顿。