Dispositivo optoelectrónico fabricado en un sustrato flexible y su estructura transversal. Crédito: Instituto de Ciencias de Materiales de Corea (KIMS)
El equipo de investigación del Dr. Jung-Dae Kwon en la División de Investigación de Materiales de Energía y Ambiental del Instituto de Ciencia de Materiales de Corea (KIMS) ha desarrollado con éxito un dispositivo optoelectrónico de silicio amorfo con defectos mínimos, incluso utilizando un proceso de baja temperatura a 90 ° C. Los hallazgos son publicado En la revista Advanced Science.
En particular, el equipo superó las limitaciones del procesamiento de alta temperatura controlando con precisión la relación de dilución de hidrógeno, la relación de hidrógeno a gas de silano (Sih4), habilitando la fabricación de dispositivos optoelectrónicos flexibles de alto rendimiento (sensores que detectan la luz y la convierten en señales electrales).
Los dispositivos optoelectrónicos flexibles son componentes clave de los dispositivos electrónicos de próxima generación, como la electrónica portátil y los sensores de imagen, y requieren la deposición precisa de películas delgadas en sustratos delgados y flexibles. Sin embargo, una limitación importante ha sido la necesidad de un procesamiento de alta temperatura por encima de 250 ° C, lo que dificulta aplicar estos dispositivos a sustratos flexibles sensibles al calor.
Para superar esta limitación, el equipo de investigación empleó un control preciso de la relación de dilución de hidrógeno utilizando controladores de flujo de masa durante el proceso de depósito de vapor químico mejorado por plasma (PECVD), que se usa comúnmente para la fabricación de dispositivos de película delgada. Este enfoque permitió una calidad uniforme de película delgada incluso a bajas temperaturas.
Además, al aplicar la pasivación de hidrógeno, mejoraron el rendimiento eléctrico del material al tiempo que minimizó los defectos de la película delgada. Como resultado, lograron fabricar un dispositivo optoelectrónico flexible que mantuvo su rendimiento al tiempo que redujo la temperatura de procesamiento en más del 60% en comparación con los métodos convencionales. Esta reducción sustancial en el presupuesto térmico también contribuye a reducir los costos generales de producción.
Análisis de fotosensibilidad del dispositivo optoelectrónico flexible en una condición doblada. Crédito: Instituto de Ciencias de Materiales de Corea (KIMS)
Esta tecnología utiliza fotorresistentes (PR) como una capa de sacrificio para permitir la formación limpia y precisa de las áreas activas en dispositivos optoelectrónicos. La fotorresistencia permite una deposición estable de película delgada incluso en sustratos flexibles sensibles al calor y se puede eliminar fácilmente a través de un proceso simple, racionalizando y mejorando la eficiencia de todo el proceso de fabricación. Una de las ventajas clave de este resultado de la investigación es la capacidad de producir de manera confiable dispositivos optoelectrónicos de alta calidad sin la necesidad de procesos de grabado de plasma complejos.
Utilizando esta tecnología, el equipo de investigación logró una alta fotosensibilidad, aproximadamente el 96% de los de los dispositivos procesados de alta temperatura convencionales.
Además, después de realizar más de 2.700 pruebas de flexión en un radio de flexión de 5 mm, el dispositivo demostró una excelente durabilidad mecánica y estabilidad sin degradación del rendimiento. Como resultado, se espera que esta tecnología sea ampliamente aplicable en la fabricación de dispositivos electrónicos portátiles y flexibles.
El Dr. Jung-Dae Kwon, el investigador principal de KIMS, declaró: “Esta tecnología demuestra el potencial de fabricar películas delgadas de alta calidad y dispositivos optoelectrónicos de alto rendimiento sin procesamiento de alta temperatura, simplemente controlando con precisión la relación de dilución de hidrógeno.
“Esperamos que este avance permita el desarrollo de dispositivos optoelectrónicos flexibles rentables y de alto rendimiento en diversas aplicaciones, incluidas la electrónica portátil, los sensores de imágenes y los sensores ópticos”.
Más información: Ye -Ji Jeong et al, adaptación de la hidrogenación para mejorar la supresión de defectos y el transporte de carga en silicio amorfo hidrogenado para fotodetectores flexibles, ciencia avanzada (2025). Doi: 10.1002/advs.202504199
Proporcionado por el Consejo Nacional de Investigación de Ciencia y Tecnología
Cita: dispositivo optoelectrónico flexible con defectos mínimos fabricados a solo 90 ° C (2025, 1 de agosto) Recuperado el 1 de agosto de 2025 de https://techxplore.com/news/2025-08-flexible-optoelectronic-device-minimaldefects.html
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