DS07 - Société de l'information et de la communication

Oxinitrures de Zn et Mg – ZONE

Résumé de soumission

Les écrans plats se retrouvent dans de nombreux appareils optoélectroniques commercialisés tels les téléphones et ordinateurs portables, ainsi que dans la plupart de téléviseurs actuels. La grande majorité de ces dispositifs emploient des écrans à cristaux liquides ou à diodes électroluminescentes organiques, et utilisent un contrôle actif des matrices (de pixels) basé sur des transistors à couche mince (en anglais TFT). Ces transistors permettent d’adresser des pixels individuels à une fréquence plus élevée et avec une consommation énergétique réduite par rapport à d'autres solutions concurrentes. Dans le domaine des TFTs, la solution matériau actuelle est le silicium amorphe hydrogéné (a-Si: H), qui permet de fabriquer des TFT présentant des mobilités éffectives de l'ordre de 1 cm2 /V s. Malheureusement ces mobilités ne répondent plus aux besoins industriels actuels, qui demandent des TFTs avec des mobilités de l'ordre de 20 cm2 / V s. Outre une mobilité améliorée, les TFTs de prochaine génération devront également répondre à des exigences plus strictes en termes de stabilité en tension.

L'objectif de ZONE est de fournir une solution matériau originale à ces problèmes grâce à l’utilisation d’oxinitrures de zinc et magnésium (ZnMgNO), et de démontrer des TFTs avec des figures de mérite meilleures que celles rapportées à ce jour au niveau recherche (c'est-à-dire, les TFT basés sur du ZnNO amorphe publiés par SAMSUNG ELECTRONICS en 2016 et montrant des mobilités effectives de 100 cm2 /V s). Pour atteindre cet objectif technologique ambitieux, nous prévoyons de développer de nouveaux matériaux oxinitrures aussi bien cristallins qu’amorphes, par épitaxie par jets moléculaires et par pulvérisation cathodique, qui est la technique de choix de l'industrie des TFTs. L’accès à un matériau de grande qualité nous permettra de déterminer les propriétés physiques fondamentales des composés ZnMgNO, qui sont à peine connus (voire, dans de nombreux cas, inconnus). Par ailleurs, étant donné que nous aurons accès à un même matériau sous différentes formes (par exemple du ZnNO cristallin et amorphe), nous pourrons évaluer l’évolution de ses propriétés fondamentales, par exemple sa bande interdite, lors de la transition cristal-policristal-amorphe. En effet, il convient de noter que seul le ZnNO amorphe a été étudié à ce jour, et ceci en raison de ses propriétés électroniques prometteuses.

Pour réaliser ce travail phénoménal, ZONE réunira deux équipes complémentaires reconnues comme spécialistes de la croissance par épitaxie par jets moléculaires (CRHEA-CNRS, en France) et du dépôt/croissance par pulvérisation (U. Leipzig, en Allemagne). En outre, leurs expertises et leurs installations expérimentales complémentaires en termes de caractérisation des matériaux permettront de couvrir toute la gamme des propriétés physiques, y compris les propriétés structurales, optiques et électriques. Cette complémentarité sera aussi exploitée pour la fabrication/caractérisation des transistors : les transistors plus avancés seront fabriqués dans la salle blanche du CRHEA, tandis que leur caractérisation électrique complète, y compris des tests préliminaires de fiabilité, sera effectuée à l’université de Leipzig.

Dans l'ensemble ZONE est un projet mariant de la recherche fondamentale et technologique, avec des attentes industrielles importantes.

Coordination du projet

Jesus Zuniga-Perez (CRHEA)

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

CRHEA
Halbleiterphysik (Fakultät für Physik und Geowissenschaften)

Aide de l'ANR 546 696 euros
Début et durée du projet scientifique : octobre 2017 - 36 Mois

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