טרנזיסטור פלסמה חדיש לצגי-מסך חדים יותר

הודות לשילוב של פולט אלקטרונים במצב מוצק והתקן פלסמה מיקרו-חריר, חוקרים מאוניברסיטת אילינוי הצליחו לפתח טרנזיסטור פלסמה שיוכל לשמש בעתיד ליצירת צגי-מסך שטוחים קלים, זולים וחדים יותר מאי פעם.

הודות לשילוב של פולט אלקטרונים במצב מוצק והתקן פלסמה מיקרו-חריר, חוקרים מאוניברסיטת אילינוי הצליחו לפתח טרנזיסטור פלסמה שיוכל לשמש בעתיד ליצירת צגי-מסך שטוחים קלים, זולים וחדים יותר מאי פעם.

“המתקן החדש מסוגל לשלוט הן בזרם ההולכה הפלסמתי והן בפליטת האור באמצעות פולט של חמישה וולטים או פחות,” אמר Gary Eden, פרופסור לאלקטרוניקה והנדסת מחשבים.

ליבת הטרנזיסטור החדש הינה פלסמה מיקרו-חריר – מתקן אלקטרוני-פוטוני שבו גז טעון אלקטרונית (פלסמה) מתוחם בתוך חריר מיקרוסקופי. האנרגיה מסופקת ע”י שתי אלקטרודות בעלות מתח חשמלי של עד 200 וולט.

צוות המחקר הצליח להכין את הטרנזיסטור החדש ממערך שכבות מצופות נחושות שבתוכן הוכנו מיקרו-חרירים בקוטר של 500 מיקרונים באמצעות שיטות פוטו-ליתוגרפיה שכיחות. פולט האלקטרונים הוכן משבב צורן (סיליקון) שצופה בשכבה דקיקה של תחמוצת צורן.

קוטר המיקרו-חריר הוא כשל שערת אדם והוא מלא בכמות מועטה של גז. כאשר אטומי הגז מעוררים אנרגטית ע”י אלקטרונים הם מתחילים לפלוט קרינה. צבע הקרינה תלוי בסוג הגז הקיים במיקרו-חריר. ניאון, לדוגמא – פולט אור אדום ואילו ארגון פולט אור כחול.

מסביב לפלסמה קיימת שכבת כיסוי דקיקה המכונה מעטפת. דרך המעטפת נע זרם חשמלי לא ע”י אלקטרונים הטעונים שלילית אלא ע”י יונים טעונים חיובית. מאחר והם כבדים יותר מאשר אלקטרונים ופחות קלים להאצה, היונים נדרשים לשדה חשמלי גדול המתקבל ע”י מפל מתחים רחב לאורכה ולרוחבה של המעטפת.

שדה חשמלי עוצמתי זה בתוככי המעטפת מקדם גם את ניידותם של האלקטרונים, מסביר החוקר הראשי. “ע”י העברת אלקטרונים מהפולט אל המעטפת, אנו מסוגלים להגביר באופן משמעותי את זרם האלקטרונים העוברים בפלסמה, עובדה המביאה להגברת המוליכות החשמלית ועוצמת פליטת הקרינה.”

למרות שהפלסמה המיקרו-חרירית עדיין נדרשת למתח של 200 וולטים בכדי לפלוט קרינה ולהוליך זרם, מאפיינים אלו ניתנים לבקרה ע”י פולט אלקטרונים הפועל במתח של חמישה וולטים או פחות, מסביר החוקר. הזרם המועבר דרך המעטפת לפלסמה קובע את מידת הזרם הנע בין שתי האלקטרודות.

בעבודתם הקודמת צוות המחקר הכין נורות פלסמה של צג שטוח משתי יריעות של רדיד אלומיניום המופרדות ביניהן ע”י שכבה דיאלקטרית דקיקה של תחמוצת אלומיניום נקייה. בשיטה זו הצליחו החוקרים לדחוס כמאתיים וחמישים אלף נורות בצג בודד. ומאחר שצגים מסוג זה פועלים בלחץ אטמוספרי, אין צורך בציפוי של זכוכית בכדי לאטום אותם. עוביים של צגים שטוחים אלו הוא פחות ממילימטר אחד.

“היכולת שלנו לשלוט על כל אחד מהמיקרו-חרירים באופן נפרד תוכל להפוך את לוחות הפלסמה שלנו לצגי פלסמה פחות יקרים ובעלי כושר-הפרדה גבוה יותר. הטרנזיסטור החדש יוכל לשמש גם עבור אותם היישומים בהם אתה מעוניין להשתמש במתח נמוך בכדי לשלוט על כמויות אנרגיה גבוהות.”

החוקרים תיארו את הטרנזיסטור החדש שלהם במאמר שפורסם בכתב-העת המדעי Applied Physics Letters והגישו בקשת פטנט לגביו.

הידיעה המקורית מהאוניברסיטה