El óxido de indio, galio y zinc ( IGZO ) es un material semiconductor, que consta de indio (In), galio (Ga), zinc (Zn) y oxígeno (O). Los transistores de película fina (TFT) IGZO se utilizan en la placa posterior TFT de las pantallas planas (FPD). IGZO-TFT fue desarrollado por el grupo de Hideo Hosono en el Instituto de Tecnología de Tokio y la Agencia de Ciencia y Tecnología de Japón (JST) en 2003 (IGZO-TFT cristalino) [1] [2] y en 2004 (IGZO-TFT amorfo). [3] IGZO-TFT tiene entre 20 y 50 veces la movilidad de electrones del silicio amorfo , que a menudo se ha utilizado en pantallas de cristal líquido (LCD) y papeles electrónicos . Como resultado, IGZO-TFT puede mejorar la velocidad, la resolución y el tamaño de las pantallas planas. Actualmente se utilizan transistores de película fina para su uso en pantallas de televisión con diodos orgánicos emisores de luz (OLED).
IGZO-TFT y sus aplicaciones están patentadas por JST. [4] Han sido licenciadas a Samsung Electronics [4] (en 2011) y Sharp [5] (en 2012).
En 2012, Sharp fue el primero en iniciar la producción de paneles LCD que incorporan IGZO-TFT. [6] Sharp utiliza IGZO-TFT para teléfonos inteligentes , tabletas y LCD de 32". En estos, la relación de apertura del LCD se mejora hasta en un 20%. El consumo de energía se mejora mediante la tecnología de parada en vacío del LCD, que es posible debido a la alta movilidad y baja corriente de apagado de IGZO-TFT. [7] Sharp ha comenzado a lanzar paneles de alta densidad de píxeles para aplicaciones portátiles . [8] IGZO-TFT también se emplea en el LCD de 14" 3200x1800 de una PC ultrabook suministrada por Fujitsu , [9] también se utiliza en la computadora portátil para juegos Razer Blade 14" (variante de pantalla táctil) y un televisor OLED de 55" suministrado por LG Electronics . [10]
La ventaja del IGZO sobre el óxido de zinc es que se puede depositar como una fase amorfa uniforme mientras conserva la alta movilidad de portadores común a los semiconductores de óxido . [11] Los transistores son ligeramente fotosensibles , pero el efecto se vuelve significativo solo en el rango de violeta profundo a ultravioleta ( energía del fotón por encima de 3 eV ), lo que ofrece la posibilidad de un transistor completamente transparente.
El impedimento actual para la fabricación a gran escala de IGZO es el método de síntesis. La técnica más utilizada para la síntesis de óxido conductor transparente (TCO) es la deposición por láser pulsado (PLD). [12] En la PLD, se utiliza un láser para enfocar puntos de tamaño nanométrico en objetivos elementales sólidos. Las frecuencias de pulso láser varían entre los objetivos en proporciones para controlar la composición de la película. El IGZO se puede depositar sobre sustratos como cuarzo, silicio monocristalino o incluso plástico debido a su capacidad para la deposición a baja temperatura. Los sustratos se colocan en una cámara de vacío PLD, que controla la presión de oxígeno para garantizar propiedades eléctricas favorables. Después de la síntesis, la película se recoce o se expone gradualmente al aire para ajustarse a la atmósfera.
Si bien la PLD es una técnica de síntesis útil y versátil, requiere un equipo costoso y mucho tiempo para que cada muestra se adapte a las condiciones atmosféricas habituales, lo que no es ideal para la fabricación industrial.
El procesamiento en solución es una alternativa más rentable. En concreto, se pueden utilizar técnicas de síntesis por combustión. Kim et al. utilizaron una solución de nitrato metálico con un oxidante para crear una reacción exotérmica . [13] Un tipo común de síntesis por combustión es el recubrimiento por centrifugación , [14] que implica depositar capas de solución de In y Ga sobre una placa caliente y recocer a temperaturas de aproximadamente entre 200 y 400 grados C, dependiendo de la composición del objetivo. Las películas se pueden recocer al aire, lo que supone una gran ventaja sobre la PLD.