Language
Country/Area
No result found
سر التلدين بالليزر: كيف يسمح للبولي سيليكون بتحسين أداء الأجهزة الإلكترونية؟
في صناعة الإلكترونيات سريعة التطور اليوم، يتم استخدام السيليكون متعدد البلورات منخفض الحرارة (LTPS) بشكل متزايد، خاصة في مجال تكنولوجيا العرض. نظرًا لأن استخدام الألواح الزجاجية الكبيرة يشكل تحديات أمام التوليف عالي الحرارة، فقد أصبحت كيفية تحسين كفاءة الإنتاج دون المساس بالأداء هي المفتاح للتقدم العلمي والتكنولوجي. يستكشف هذا المقال تقنية التلدين بالليزر وكيف تمكن السيليكون متعدد البلورات من تحسين أداء الأجهزة الإلكترونية بشكل كبير، خاصة في مجال ترانزستورات الأغشية الرقيقة (TFTs).
تطوير السيليكون متعدد البلورات
السيليكون متعدد البلورات هو مادة موصلة نقية تتكون من العديد من الحبيبات البلورية، بالمقارنة مع طرق التوليف التقليدية ذات درجة الحرارة العالية (عادة أكثر من 900 درجة مئوية)، تظهر تكنولوجيا التوليف ذات درجة الحرارة المنخفضة (حوالي 650 درجة مئوية) تطبيقها في صناعة أشباه الموصلات. إمكانات هائلة. في عام 1984، اكتشف الباحثون أن السيليكون غير المتبلور هو مقدمة ممتازة لإنتاج أغشية السيليكون متعدد البلورات التي تكون أكثر استقرارًا من ترسيب البلورات مباشرة. في عملية ترسيب البخار الكيميائي الأولية (LPCVD)، يتم ترسيب السيليكون غير المتبلور عند درجات حرارة تتراوح بين 560-640 درجة مئوية ويتم تلدينه حرارياً عند درجة حرارة 950-1000 درجة مئوية لإعادة بلورته.
"إن استخدام طبقة السيليكون غير المتبلورة يقلل بشكل كبير من خشونة السطح في الهيكل ويعزز استقرار السيليكون متعدد البلورات."
في عام 1988، اكتشف الباحثون أن خفض درجة حرارة التلدين بشكل أكبر ودمجها مع ترسيب البخار الكيميائي المعزز بالبلازما (PECVD) يمكن أن يحقق موصلية أعلى، وكان لهذه التقنيات تأثير عميق على مجالات الإلكترونيات الدقيقة، والخلايا الكهروضوئية، وتحسين شاشات العرض. تأثير بعيد المدى.
التطبيق على شاشة LCD
تستخدم الترانزستورات ذات الأغشية الرقيقة المصنوعة من السيليكون غير المتبلور (a-Si TFTs) على نطاق واسع في شاشات الكريستال السائل (LCD) لأنه يمكن دمجها في دوائر محرك معقدة عالية التيار. تعمل أقطاب TFT المصنوعة من السيليكون غير المتبلور على دفع ترتيب البلورات في شاشات LCD. في هذا السياق، يوفر تطوير LTPS-TFT دقة أعلى للجهاز ودرجة حرارة تركيب أقل، مما يقلل من تكاليف الركيزة.
"على الرغم من أن المزايا المحتملة لـ LTPS-TFT كبيرة، إلا أنها تحتوي أيضًا على بعض العيوب، بما في ذلك نسبة الفتحة التي لا تتوافق مع مواد A-Si التقليدية."
يحتوي LTPS-TFT على مساحة أصغر، مما يؤدي إلى نسبة فتحة صغيرة، مما يحد من تكامل LTPS بناءً على الدوائر المعقدة. بالإضافة إلى ذلك، تنخفض جودة LTPS مع الوقت، مما يتسبب في ارتفاع درجة حرارة الجهاز عند تشغيله، مما يؤدي بدوره إلى كسر روابط السيليكون والهيدروجين، مما يسبب تسرب التيار وفشله.
عملية التلدين بالليزر
يعد التلدين بالليزر بفلوريد الزينون (XeCl) طريقة رئيسية تعمل على إذابة مواد السيليكون غير المتبلورة من خلال إشعاع الليزر لإنتاج السيليكون متعدد البلورات. بالمقارنة مع A-Si TFT العادي، يتمتع السيليكون متعدد البلورات بحركة إلكترون أعلى ودقة أفضل ونسبة فتحة أفضل، مما يمكنه دعم روائع الدوائر المتكاملة للغاية. يمكن لـ XeCl-ELA أن يبلور بنجاح السيليكون غير المتبلور (نطاق السماكة 500-10000Å) إلى سيليكون متعدد البلورات دون تسخين الركيزة.
"يحتوي السيليكون متعدد البلورات على حبيبات أكبر. ويعزز هذا الهيكل حركة TFT بشكل أفضل ويقلل من التشتت عند حدود الحبوب."
يسمح نجاح هذه التقنية لشاشات LCD بدمج دوائر أكثر تعقيدًا وتحسين الأداء العام.
تطوير أجهزة LTPS-TFT
بالإضافة إلى تحسين TFT نفسه، فإن تطبيق LTPS في العرض الرسومي يتطلب أيضًا تصميمًا مبتكرًا للدوائر. على سبيل المثال، تتضمن إحدى التقنيات الحديثة دائرة بكسل يكون فيها تيار الخرج للترانزستور مستقلاً عن جهد العتبة، والذي يمكن أن يحقق سطوعًا موحدًا. غالبًا ما يتم استخدام LTPS-TFT لتشغيل شاشات الصمام الثنائي العضوي الباعث للضوء (OLED) نظرًا لدقتها العالية وقدرتها على التكيف مع اللوحات الكبيرة. ومع ذلك، يمكن أن تؤدي الاختلافات في بنية LTPS إلى جهد غير منتظم للإشارة، مما يؤثر على اتساق السطوع.
"يحل تصميم دائرة البكسل الجديدة هذه المشكلة ويتضمن أربعة شاشات TFT من النوع n، وTFT واحد من النوع p، ومكثف وعنصر تحكم."
لا تعمل هذه التقنيات المبتكرة على تحسين أداء TFT فحسب، بل تتيح أيضًا تحقيق تقنية عرض بدقة تزيد عن 500 نقطة في البوصة.
ظهور تقنية LTPO
إن أكسيد السيليكون متعدد البلورات ذو درجة الحرارة المنخفضة (LTPO) عبارة عن تقنية لوحة الكترونية معززة لشاشات OLED المتقدمة التي طورتها شركة Apple. فهو يجمع بين خصائص LTPS TFT وأكسيد TFT (مثل أكسيد الزنك والإنديوم والغاليوم، IGZO). تستخدم دائرة التبديل في LTPO LTPS، في حين تستخدم TFT الدافعة مادة IGZO، والتي تسمح للشاشة بضبط معدل التحديث ديناميكيًا وفقًا لمحتوى العرض، وبالتالي تحسين استخدام الطاقة.
"تشتهر شاشات LTPO بعمر البطارية الطويل وقد تم استخدامها على نطاق واسع في العديد من الهواتف الذكية وأجهزة الجوال الأخرى."
على الرغم من أن التكنولوجيا الأساسية لـ LTPO قد تم تطويرها بواسطة Apple، إلا أن سامسونج لديها أيضًا مجموعتها الخاصة من تقنيات لوحات LTPO AMOLED الخاصة بها، وذلك باستخدام مواد تشمل LTPS TFT والأكسيد المختلط والسيليكون متعدد البلورات (HOP).
في نهاية المطاف، فإن تقدم تقنية LTPS والتليين بالليزر سيعزز بلا شك التطور المستقبلي لتقنية العرض. هل أنت مستعد لمواجهة التحديات التي تفرضها هذه التغييرات؟
