Revolusi Elektronika Transparan, Teknologi Oxide-Semikonduktor.

Setelah puluhan tahun teknologi semikonduktor berbasis silikon menjadi kunci penting dalam dunia elektronik, dengan ukuran yang semakin mengecil, sampai saat ini di dunia industri mencapai teknologi 18 nm, perlahan tapi pasti teknologi elektronik berbasis silikon akan menemui kebuntuan dalam perkembangannya. Alternatif bahan semikonduktor lain terus dieksplorasi, untuk aplikasi power device misalkan, semikonduktor berbasis SiC dan GaN terus bersaing menawarkan fitur yang menarik, selain dapat beroperasi dalam suhu tinggi, tegangan tinggi, dan frekuensi tinggi, efisiensi untuk power amplifier juga sangat baik. Lalu bagaimana dengan teknologi digital dan aplikasi semikonduktor lainnya?

Transparan oxide-semikonduktor

Pengembangan teknologi oxide-semikonduktor semakin memberikan dampak positif dalam era elektronik modern beberapa tahun terakhir. Seperti menggunakan ITO (Indium Tin Oxide), ZnO, Indium Gallium Zinc Oxide (IGZO), dsb. Pertama, oxide-semikonduktor yang materialnya amorphous dapat diproduksi di suhu ruangan, bandingkan dengan teknologi berbasis silikon yang untuk annealing difusi proses, bisa mencapai suhu 600 -1100 C. Sehingga dilihat dari sudut pandang safety process teknologi ini cukup menjanjikan di  masa mendatang, selain tentunya ongkos produksi yang dapat dipangkas. Kemampuan diproduksi dalam suhu ruangan, memungkinkan membuat device berbasis teknologi ini pada substrate plastik yang fleksibel, maka layar lengkung, lebar dan sangat tipis pada televisi atau gadget dapat diproduksi dengan sangat menawan. Kedua, material amorphous yang seperti gelas (bukan seperti silikon kristal) memiliki transparansi yang tinggi. Fitur ini menjadikan oxide semikonduktor dilirik teknologi display, seperti untuk Thin Film Transistor (TFT) sebagai matrix driver LED atau OLED display, karena menjadi  applicable sebuah transistor device dengan penampakan yang transparan, konsumsi daya yang hemat, dan resolusi tinggi.

flexible display

Hambatan Perkembangan Teknologi oxide-semikonduktor

Sampai saat ini, perkembangan oxide semikonduktor terutama untuk material n-type, sudah cukup mature dalam industri, namun untuk p-type, explorasi material, proses dan manipulasi material masih menjadi tantangan tersendiri. Karena mobility p-type oxide semikonduktor yang masih cukup rendah (~2 cm^2/V.s) dibandingkan dengan n-type (1-100 cm^2/V.s). Bila p-type oxide semikonduktor cukup mature nantinya, maka transparent digital circuit juga sangat menarik untuk dikembangkan. Karena semua driver circuit  dalam monitor gadget atau perangkat elektronik kita bisa dalam penampakan transparan. Seperti laptop berbasis AMOLED (Active Matrix OLED) yang sudah di-prototype oleh Samsung, dimana layar kita memiliki dynamic kontras yang sangat luas, dari transparan sampai hitam. Display transparan semacam ini yang menginspirasi Google Glasses dimana semua fungsi smartphone bisa diletakkan dalam kacamata yang elegan.

AMOLED Laptop

Lebih dari sekedar display transparan, Complementary TFT (CMOSnya TFT) juga dapat dikembangkan. Apabila bila casing dan semua circuit packaging dibuat dari material transparan, maka device yang transparan juga akan menarik perhatian produsen smartphone di masa mendatang. Salah satu teknologi display transparan yang juga telah di-prototype Samsung adalah smart window. Display ini bisa diletakkan pada jendela ruangan meeting, disaat tidak terjadi kegiatan, bisa berfungsi sebagai jendela biasa, atau menjadi TV, atau untuk company profile perusahaan, bahkan untuk display presentasi saat rapat.

Oxide-semikonduktor untuk solar cell

Perkembangan solar cell berbasis silikon saat ini juga mengalami banyak hambatan dan tantangan. Pertama efisiensi yang masih cukup rendah (~26%) hal ini tentu saja mempengaruhi luas area yang diperlukan untuk menangkap energy matahari. Kedua, cost produksi yang masih sangat mahal, membuat investasi solar cell berbasis silikon masih belum menguntungkan secara ekonomis. Oxide-semikonduktor juga menjadi alternatif bagi pengembang solar cell, untuk me-replace silicon based solar cell,  seperti yang telah dimulai Shimizu Lab. Jepang. Mereka menggunakan ITO untuk electrode dan amorphous p-type CuAlO2 dan n-type IGZO untuk konfigurasi p-n junction sel surya. Keunggulan teknologi ini pada implementasi sel surya antara lain:  koefisien serapan yang tinggi pada sinar tampak tampak (visible light), nontoxicity, ketersediaan material di alam yang melimpah, dan rendahnya biaya produksi.

Kita tunggu revolusi seperti apa di dunia elektronika beberapa tahun ke depan.

About briliano
Briliant Adhi Prabowo is a researcher in Electronics Engineering. He received Bachelor Eng. from Soegijapranata Catholic University, Semarang, Indonesia in 2005. In April 2006 he joined PT. Televisi Transformasi Indonesia (Trans TV) in Transmission Department, and worked on satellite and microwave communication field for broadcasting. In January 2008 he joined Research Center for Informatics, Indonesian Institute of Sciences (LIPI), Bandung, Indonesia, and his research related to Embedded System based linux. Since 2012, he received his Master of Engineering in Center for Computational Microelectronics, Department of Computer Science and Information Engineering Asia University, Taiwan. His master research related to TCAD Engineering (2D and 3D) for power devices reliability, include AlGaN/GaN HEMTs device, bipolar transistor and LDMOS. Currently, he is a Ph.D. candidate at Department of Electronics Engineering, Chang Gung University, Taiwan. His recent research topic related to organic electronic devices, bioelectronics and biosensor.

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s

%d bloggers like this: