Électrodes UV profondes hautement transparentes

TOKYO, Japon — Des scientifiques de l’Université métropolitaine de Tokyo ont mis au point un nouveau matériau d’électrode pour les applications de diodes électroluminescentes dans l’ultraviolet profond (DUV). Ils ont utilisé une technique de dépôt sophistiquée pour former des films minces à partir d’un alliage d’oxyde d’étain et d’oxyde de germanium avec du tantale ajouté, et ont découvert qu’ils présentaient une excellente conductivité électrique et une transparence sans précédent à la lumière DUV. Les nouvelles électrodes promettent d’avoir un impact sur l’industrie, car les mêmes longueurs d’onde sont utilisées pour les processus de stérilisation et de fabrication de micropuces.

L’ultraviolet profond (DUV), qui a une longueur d’onde de 200 à 300 nanomètres, joue un rôle très important dans l’industrie et la société. Il peut être utilisé pour stériliser l’eau et les surfaces en inactivant les bactéries et les virus et pour traiter les adhésifs qui durcissent lors de l’exposition à la lumière DUV. Fondamentalement, il est utilisé dans la fabrication des puces et dispositifs semi-conducteurs les plus avancés.

Avec l’adoption de la technologie DUV de plus en plus grande, les scientifiques sont impatients de développer des dispositifs à diodes électroluminescentes (DEL) à étage profond, tirant parti de l’efficacité énergétique, de l’évolutivité et de la compacité inégalées des sources LED. Les LED comportent des couches de matériau électroluminescent prises en sandwich entre une paire d’électrodes transparentes, qui devraient permettre à la lumière de passer à travers ainsi que de conduire l’électricité. Bien que de telles LED existent, les matériaux d’électrodes actuels ne combinent pas encore une conductivité et une transparence optimales ; Ils absorbent toujours un grand pourcentage de la lumière DUV.

Maintenant, une équipe dirigée par le professeur Yasushi Hirose de l’Université métropolitaine de Tokyo a développé une électrode fine et transparente avec une excellente conductivité et une transparence sans précédent aux UV profonds. Ils ont collecté un composant largement utilisé des électrodes transparentes, l’oxyde d’étain, et l’ont mélangé avec de l’oxyde de germanium, un matériau avec une structure cristalline similaire mais une meilleure transparence. Ces deux matériaux étant normalement insolubles l’un dans l’autre, l’équipe a utilisé une technique de dépôt par laser pulsé, une méthode qui permet aux matériaux insolubles de précipiter ensemble sans se séparer spontanément en régions distinctes. Ils ont montré que la transmission des UV profonds (le pourcentage de lumière qui passe à travers) s’améliore encore à mesure que l’on ajoute de l’oxyde de germanium. En ajoutant du tantale, ils ont également amélioré la conductivité électrique des membranes.

En optimisant la recette, les films produits ont montré une résistance plus faible et une des meilleures transmissions de lumière DUV de tous les matériaux d’électrode connus, y compris le matériau d’électrode le plus transparent, l’oxyde d’indium et d’étain (ITO). Surtout, ils ont montré que des films peuvent être formés sur des substrats de nitrure d’aluminium (AlN) en utilisant une couche cristalline « germe » d’oxyde d’étain. Le nitrure d’aluminium est un matériau essentiel dans les LED UV profondes ; La compatibilité des films d’oxyde de tantale et de germanium (Ta:SGO) nouvellement conçus par l’équipe avec l’AlN rend leur travail très prometteur pour les applications réelles dans les sources lumineuses de nouvelle génération pour la fabrication de puces et au-delà.

Ce travail a été soutenu par la subvention n° JPNP20004 de la New Energy and Industrial Technology Development Organization (NEDO).