化学：ゾル–ゲル膜の室温での光化学的活性化によって作製されるフレキシブル金属酸化物デバイス

アモルファス金属酸化物半導体は、薄膜エレクトロニクスにおいて有機材料やシリコン材料に代わる代替材料候補として浮上してきた。アモルファス状態で高いキャリア移動度と優れた大面積均一性を示すため、ディスプレイ、センサーアレイ、X線検出器など、アクティブマトリクス電子デバイスにまで応用範囲が拡大されてきた。さらに、溶液処理可能で光透過性を示すことから、プラスチック基板を用いた安価で印刷可能な透明電子デバイスの実現に向けて新しい展望が開かれた。しかし、ゾル–ゲル法で金属酸化物を形成するには、比較的高い温度でのアニーリング工程が必要であるため、ゾル–ゲル法で形成した金属酸化物材料と、高性能フレキシブル電子デバイスに用いられるポリマー基板とを併用することができなかった。今回我々は、ゾル–ゲル膜の深紫外光化学的活性化によって高性能かつ安定動作可能な金属酸化物半導体を室温で形成する一般的な方法について報告する。深紫外光照射は、低温での光化学的活性化によって酸化物半導体膜の高効率縮合と緻密化を引き起こす。この光化学的活性化は、数多くの金属酸化物半導体に応用可能であり、この方法で作製した薄膜トランジスタの性能は、トランジスタ移動度と動作安定性の点では熱アニーリングした材料を用いた薄膜トランジスタに引けをとらない。この光活性化による金属酸化物半導体の電界効果移動度は高く、（Al₂O₃ゲート絶縁体を用いて）ガラス基板上で14 cm²V⁻¹s⁻¹、ポリマー基板上で 7 cm²V⁻¹s⁻¹である。また、ポリマー基板上に作製された7段リング発振器は、340 kHzを超える発振周波数で動作する。これは、1段当たり210ナノ秒未満の伝搬遅延に相当する。

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