OTPORNIK.info
Elektronika oko nas
Ads

ZnO kao poluprovodnik


zno semiconductorHiljade tona cink-oksida se proizvede svake godine za širok spektar proizvoda. Cink oksid se koristi za gotovo sve od aditiva za hranu do krema za sunčanje. Čak je i značajan poluprovodnik, ali savršeno dopiranje – bitno u produkciji poluprovodničkih uređaja – još nije moguće.

Tim naučnika hemije na Rur Univerzitetu (Ruhr University) u Bohumu (Bochum), koji rade pod pokroviteljstvom profesora Kristofa Vola (Christof Wöll) su korak bliži otkrivanju razloga. Oni su uspeli eksperimentalno da omoguće dokaz da atomi vodonika ometaju proces. Upravljanje koncentracijom atoma vodonika tokom produkcije cink oksida je ključ za rutinsku upotrebu ZnO kao poluprovodnika.

Dopiranje, odnosno umetanje određenih stranih atoma u čvrstu kristalnu rešetku je najvažniji faktor tokom produkcije poluprovodničkih uređaja. Ovi strani atomi ili oslobađaju elektron (n dopiranje), ili apsorbuju elektron kreirajući tako “šupljinu” (p dopiranje). Ovi pokretni elektroni i šupljine doprinose električnoj provodnosti. Ovaj standardan proces za proizvodnju konvencionalnih poluprovodnika od silicijuma i germanijuma je, međutim, problematičan za cink oksid. Konkretno, teško je postoći p-dopiranje, pa je nemoguće napraviti poluprovodničke uređaje poput tranzistora ili LED. Takvi uređaji zahtevaju pn-prelaz, to je spoj između p-dopiranih i n-dopiranih zona. Dakle, u polju poluprovodnika, cink oksid se trenutno koristi samo za nekoliko specijalnih aplikacija.

Postoji značajan napredak u proizvodnji pravog cink oksida u poslednjih nekoliko godina. Plave LED napravljene od cink oksida su nedavno predstavljene. Međutim, još uvek postoje brojni problemi u vezi dopiranja. Istraživači sa Rur Univerziteta u Bohumu su uspeli da identifikuju prepreku u produkciji cink oksida. Eksperimenti su pokazali da atomi vodonika uvek rezultuju u n-dopiranju. Oni su mogli reverzibilno dopirati susptrat cink oksida koristeći vodonik i potom eliminisati vodonik zagrevanjem.

Naučnici su u mogućnosti da potvrdi teorijska predviđanja iz 2000 godine. Oni su koristili specijalnu tehniku za merenje na raznim temperaturama da potvrde odgovarajuće promene koncentracije nosioca. Dovoljno visoka gustina ovih nosioca je neophodna za pravilno funkcionisanje elektronskih uređaja. Nečistoću u vidu vodonika je gotovo nemoguće izbeći tokom produkcije, koji sprečava željeno p dopiranje. Elektroni oslobođeni iz H atoma momentalno popunjavaju šupljine u ZnO. Visoka čistoća, posebno okruženje bez vodonika, je odlučujući faktor za proizvodnju pravog cink oksida.

Istraživački tim je u stanju da reši naučnu kontroverzu: do sada je često bilo pretpostavljano da su problemi dopiranja uzrokovani nesavršenosti u cink oksid kristalnoj rešetki. Rezultati iz Bohuma su osnova za produkciju elektronskih kola viših performansi baziranih na ZnO. Trenutno naučnici vrše intenzivna istraživanja radi postizsnjs p dopiranja sa čistim, bez vodonika, supstratom cink oksida uključivanjem odgovarajućih stranih atoma.

Komentari su onemogućeni.