diff --git a/content/notes/DIY半導体.md b/content/notes/DIY半導体.md index bcfd6526..8ff8b922 100644 --- a/content/notes/DIY半導体.md +++ b/content/notes/DIY半導体.md @@ -19,21 +19,23 @@ tags: #### 酸化亜鉛 +##### Homebrew ZnO transistor + +https://web.archive.org/web/20210118070821/https://www.andaquartergetsyoucoffee.com/wp/?page_id=130 + ##### [[Zinc Oxide­Based Thin­Film Transistor Experiments, Episode I]] ##### 酸化亜鉛薄膜の形成と物性・デバイス応用 https://www.jstage.jst.go.jp/article/vss/62/7/62_20180376/_pdf/-char/ja + 溶液法の説明ある ##### Direct Light Pattern Integration of Low-Temperature Solution-Processed All-Oxide Flexible Electronics https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/nn504420r -##### homebrew zno transistor -https://makezine.com/article/technology/homebrew-transistor-experiments/ -http://www.andaquartergetsyoucoffee.com/wp/?page_id=130 ### 歴史 @@ -60,13 +62,17 @@ https://web.archive.org/web/20121027074518/http://groups.yahoo.com/group/home_tr ### その他、エクストリームDIY -#### neil +#### Nyle Steiner -http://www.sparkbangbuzz.com/ やばいおっさん +http://www.sparkbangbuzz.com/ + +#### Jeri Ellsworth + +Making Microchips at Home - Cooking with Jeri Part1 + + -#### Jeri -https://www.youtube.com/watch?v=w_znRopGtbE https://vimeo.com/2423528 @@ -87,6 +93,11 @@ http://earlywireless.com/pdf/pw_xtal_experimenters_hdbk.pdf https://brainwagon.org/2011/05/20/diy-fethome-made-transistor-scientific-american-june-1970/ + + +1497 The Lost Rectifier - A Semiconductor Device You Can Make Easily At Home + + ## ツール系 openflexture(顕微鏡) diff --git a/content/notes/Zinc Oxide­Based Thin­Film Transistor Experiments, Episode I.md b/content/notes/Zinc Oxide­Based Thin­Film Transistor Experiments, Episode I.md index 4823a27b..d0db6433 100644 --- a/content/notes/Zinc Oxide­Based Thin­Film Transistor Experiments, Episode I.md +++ b/content/notes/Zinc Oxide­Based Thin­Film Transistor Experiments, Episode I.md @@ -6,6 +6,10 @@ tags: - semiconductor --- + + + + https://www.andaquartergetsyoucoffee.com/wp/wp-content/uploads/2009/05/zinc-oxide-experiments-i.pdf ## 日本語訳 @@ -18,31 +22,40 @@ https://www.andaquartergetsyoucoffee.com/wp/wp-content/uploads/2009/05/zinc-oxid [[B. Norris]]（オレゴン州立大学）の学位論文には、酸化亜鉛薄膜を製造するためのほとんどの情報が記載されている。 さらに、ウェブ上には他にも多くの論文があり、その多くが有用で興味深い詳細を提供している。 -図1は酸化亜鉛薄膜デバイスの一例だ。この特定のデバイスを作成するために使用されたプロセスは、7ページの「付録：液体誘電体デバイスの作成に使用された手順」と題されたセクションに文書化されています。酸化亜鉛薄膜が不細工で不均一なのは、顕微鏡スライド上に前駆体溶液を分配するために使用された簡略化された方法によるところが大きい。しかし、電界効果を実証するには十分である。スライドを細かく切り刻むのではなく、複数のソース／ドレイン・コンタクトを同じスライド上に構築した。これは、酸化亜鉛膜の抵抗率が非常に高いため、少なくともこれまでに作られた限られたデバイスではうまくいった。左から数えて最初のペアは、短絡されているので役に立たない。2番目のペアは、接着剤ベースの誘電体で構成されたテスト・デバイスとして使用されており、図3が生成されたデータはこの特定のデバイスから得られたものである。 +図1は酸化亜鉛薄膜デバイスの一例だ。このデバイスを作成するために使用されたプロセスは、7ページの「付録：液体誘電体デバイスの製造手順」と題されたセクションに文書化されている。 + +酸化亜鉛薄膜が不細工で不均一なのは、顕微鏡スライド上に前駆体溶液の塗布の簡易的な方法によるところが大きい。しかし、電界効果を実証するには十分である。 + +スライドを細かく切り刻むのではなく、複数のソース／ドレイン・コンタクトを同じスライド上に構築した。これは、酸化亜鉛膜の抵抗率が非常に高いため、少なくともこれまでに作られた限られたデバイスではうまくいった。左から数えて最初のペアは、短絡されているので役に立たない。2番目のペアは、接着剤ベースの誘電体で構成されたテスト・デバイスとして使用されており、図3が生成されたデータはこの特定のデバイスから得られたものである。 ### DIY液状ポリマー誘電デバイス -私は[[Roger Baker]]が説明したような装置を作ろうと時間をかけてきた。彼が説明した装置からの最も大きな変更点は、硫化カドミウムの代わりに酸化亜鉛または酸化亜鉛スズを使用したことである。その他の元記事からの変更点は、ビニールセメントの代わりにHelping Hand Household Adhesiveやその他の液体ポリマーを使用したことと、インジウムのソースとドレインの接点の代わりにカーボンベースの導電性接着剤（Anders Products社製の「[[Wire Glue]]」）を使用したことである。導電性インクや接着剤であれば、フィルムに密着し、適度に低抵抗の接続を作ることができる限り、どのようなものでも機能すると思う。Helping Handの接着剤に関する情報は、容器に印刷されているものだけで、アセトン、メチルエチルケトン、フタル酸ジブチルが含まれています。 +私は[[Roger Baker]]が説明したような装置を作ろうと時間を費やした。彼の説明した装置からの最も大きな変更点は、硫化カドミウムの代わりに酸化亜鉛または酸化亜鉛スズを使用したことである。その他の元記事からの変更点は、ビニールセメントの代わりにHelping Hand Household Adhesiveやその他の液体ポリマーを使用したことと、インジウムのソースとドレインの接点の代わりにカーボンベースの導電性接着剤（Anders Products社製の「[[Wire Glue]]」）を使用したことである。導電性インクや接着剤であれば、フィルムに密着し、適度に低抵抗の接続を作ることができる限り、どのようなものでも機能すると思う。Helping Handの接着剤に関する情報は、容器に印刷されているものだけで、アセトン、メチルエチルケトン、フタル酸ジブチルが含まれています。 -ベイカーが説明したデバイスをモデルにして、上記の部品を使用したデバイスを作ろうとした私の初期の試みは、すべて失敗に終わった。9ページの「テスト回路」セクションにあるテスト回路を使用しても、ゲート電圧を変化させてもデバイスのドレインに流れる電流（Id ）に変化が見られないか、さもなければIdの変化は電圧変化の逆数であった（つまり、ゲート電圧を上げるとIdは減少し、その逆は、少なくともデバイスのゲートリーク電流が大きい場合には、抵抗効果と容量効果によって完全に説明できる効果であった）。ある時点で、接着剤のゲート誘電体が完全に乾く前にデバイスの実験を始め、接着剤が完全に硬化する前に、Idがゲート電圧と同じ方向に変化することを発見しました（つまり、ゲート電圧が増加するとIdが増加し、その逆も同様です）。これは純粋に受動的な抵抗効果や容量効果だけでは説明できず、電界効果の実証であると私は考えている。 +ベイカーが説明したデバイスをモデルにして、上記の部品を使用したデバイスを作ろうとした私の初期の試みは、すべて失敗に終わった。9ページの「テスト回路」セクションにあるテスト回路を使用しても、ゲート電圧を変化させてもデバイスのドレインに流れる電流（Id ）に変化が見られないか、もしくはIdの変化が電圧変化の逆数であった（つまり、ゲート電圧を上げるとIdは減少し、その逆は、少なくともデバイスのゲートリーク電流が大きい場合には、抵抗効果と容量効果によって完全に説明できる効果であった）。 + +ある時点で、接着剤のゲート誘電体が完全に乾く前にデバイスの実験を始め、接着剤が完全に硬化する前に、Idがゲート電圧と同じ方向に変化することを発見した（つまり、ゲート電圧が増加するとIdが増加し、その逆も同様）。これは純粋に受動的な抵抗効果や容量効果だけでは説明できず、電界効果の実証であると私は考えている。 図2は、私が製作したほとんどのデバイスの一般的な構造を示す概略断面図である。ゲートが誘電体の上にある明確な領域でないことを除けば、基本的に[[Roger Baker]]が説明した設 計です。むしろ、テスト回路のゲート抵抗をデバイスに接続するために使用するワイヤーは、 -単に誘電体に刺さっているだけです。デバイスが液体誘電体を使って作られている限り、これはそれなりにうまく機能し、ゲートがソースやドレイン、半導体層とショートする可能性を劇的に減らすことができる。私は、誘電体が液体またはゲル化した状態でなければ機能するトップゲート・タイプの設計を構築することができませんでした。事実上、ポリマーはゲートと誘電体の両方の役割を果たしているようです。ベイカー氏の論文を読んでも、彼のデバイスに同じ制限があるかどうかは判断できなかった。 +単に誘電体に刺さっているだけです。デバイスが液体誘電体を使って作られている限り、これはそれなりにうまく機能し、ゲートがソースやドレイン、半導体層とショートする可能性を劇的に減らセル。私は、誘電体が液体またはゲル化した状態でなければ機能するトップゲート・タイプの設計を構築することができなかった。事実上、ポリマーはゲートと誘電体の両方の役割を果たしているようだ。ベイカー氏の論文を読んでも、彼のデバイスに同じ制限があるかどうかは判断できなかった。 図3（下）は、製作直後のデバイスの動作を示すグラフである。「Voltage at Gate Registor」と表示されたトレースは、経時的にゲートに印加される電圧を示すため、事後に手動で追加したもの -である。そのため、Id トレースに対する変化のタイミングは、数秒程度しか正確ではありませ -ん。Id A"と表示されたトレースは、同じ時間のデバイスのドレインへの電流を示す。 +である。そのため、Id トレースに対する変化のタイミングは、数秒程度しか正確でない。Id A"と表示されたトレースは、同じ時間のデバイスのドレインへの電流を示す。 -図3のグラフの最大の特徴は、ゲート電圧を48ボルトに設定するとIdが増加し、48ボルトに設定するとIdが減少することである。これは電界効果と一致しており、純粋な受動部品を使ってモデル化できるデバイスでは説明できないと私は考えている。グラフの次に重要な特徴は、全体のIdが明らかに指数関数的に減少しているという事実である。これは接着剤の乾燥によるものだと思う。翌日、もう一度測定してみると、電界効果は完全に消えていた。図1のデバイスが機能するのは、高分子誘電体が液体であるからだと思います。液体誘電体は、ベル研究所のトランジスタ開発において非常に興味深い役割を果たした。液体誘電体は、液体内のイオン移動によって半導体の表面状態を圧倒できることが偶然発見されたのです。これによって、固体誘電体を使用した同等のデバイスと比較して、電界効果の強度が劇的に増大する。液体誘電体の主な欠点もイオンマイグレーションによるもので、これに依存するデバイスは実に、実に、遅い。誘電体接着剤のいいところは、乾燥したら簡単に剥がせることで、同じ基本デバイスを接着剤の量や配置を変えて再利用できる。これは図1のデバイスで何度か行ったが、酸化亜鉛層を完全にダメにしてしまった。 +図3のグラフの最大の特徴は、ゲート電圧を48ボルトに設定するとIdが増加し、48ボルトに設定するとIdが減少することである。これは電界効果と一致しており、純粋な受動部品を使ってモデル化できるデバイスでは説明できないと私は考えている。グラフの次に重要な特徴は、全体のIdが明らかに指数関数的に減少しているという事実である。これは接着剤の乾燥によるものだと推測される。 -あまりにも多くの場所に傷がついてしまうのだ。誘電体接着剤のもどかしさのひとつは、一般的に、接着剤を最初に塗布したときに導電性が高すぎて、電界効果を最初に示さないデバイスができることだ。また、接着剤の配置も重要である。接着剤をできるだけ露出した酸化亜鉛層にとどめ、ソースとドレインのコンタクトの間に適切に配置するよう注意するだけで、より優れたデバイスを作ることができた。図4（下）は、接着剤誘電体ベース・デバイスで私がこれまでに得た最高の結果を示している（ゲート電圧は48～48ボルトの間で変化させたので、写真には写っていない）。 +翌日、もう一度測定してみると、電界効果は完全に消えていた。図1のデバイスが機能するのは、高分子誘電体が液体であるからだと思います。液体誘電体は、ベル研究所のトランジスタ開発において非常に興味深い役割を果たした。液体誘電体は、液体内のイオン移動によって半導体の表面状態を圧倒できることが偶然発見されたのです。これによって、固体誘電体を使用した同等のデバイスと比較して、電界効果の強度が劇的に増大する。液体誘電体の主な欠点もイオンマイグレーションによるもので、これに依存するデバイスは実に、実に、遅い。 -液体ポリマー誘電体として機能することが分かっている他のポリマー材料には、ポリマークレイ（スカルピー）、液体スカルピー（デバイスは極めて不安定だが）、5分間エポキシなどがある。私が作った液状ポリマーベースのデバイスは、どれも2、3時間以上は動かなかった。 +導電性接着剤のいいところは、乾燥したら簡単に剥がせることで、同じ基本デバイスを接着剤の量や配置を変えて再利用できる。これは図1のデバイスで何度か行ったが、酸化亜鉛層を完全にダメにしてしまった。あまりにも多くの場所に傷がついてしまうのだ。 + +導電性接着剤のもどかしさのひとつは、一般的に、接着剤を最初に塗布したときに導電性が高すぎて、電界効果を最初に示さないデバイスができることだ。また、接着剤の配置も重要である。接着剤をできるだけ露出した酸化亜鉛層にとどめ、ソースとドレインのコンタクトの間に適切に配置するよう注意するだけで、より優れたデバイスを作ることができた。図4（下）は、接着剤誘電体ベース・デバイスで私がこれまでに得た最高の結果を示している（ゲート電圧は48～48ボルトの間で変化させたので、写真には写っていない）。 + +液体ポリマー誘電体として機能することが分かっている他のポリマー材料には、ポリマークレイ（スカルピー）、液体スカルピー（デバイスは極めて不安定だが）、5分間エポキシなどがある。私が作った液状ポリマーベースのデバイスは、どれも2、3時間以上は稼働しなかった。 ### 個体誘電体デバイス -私が製作した最初の、そして現在までのところ唯一の固体誘電体ベース・デバイスは、基板とゲート誘電体の両方に#0の顕微鏡スライド・カバー・スリップを使用した。図5は、このデバイスの概略図である。 +私が製作した最初の、そして現在までのところ唯一の固体誘電体ベース・デバイスは、基板とゲート誘電体の両方に#0の顕微鏡スライド・カバー・スリップを使用したものだ。図5は、このデバイスの概略図である。 図6にソース側とドレイン側を示したこのデバイスは、液状ポリマー誘電体デバイスに使用した酸化亜鉛薄膜の作製と基本的に同じ手順に従って、酸化亜鉛スズ薄膜で作製した。唯一の例外は、前駆体溶液に0.05グラムの塩化スズ(II)と数滴の酢酸を加えたことと、2つのデバイスの構造の違いによって必要になった明らかな変更だけである。この前駆体溶液は混ぜた後も濁ったままで、スピンコーティングでも非常に粗い膜ができるため、私はこの前駆体溶液から見栄えの良い薄膜を作ることに成功していない。しかし、純粋な酸化亜鉛薄膜と比較すると、これらの薄膜はより透明で、可視光線に対する光伝導感度が強い。そのため、暗闇でテストする必要がある。とはいえ、この構成で純粋な酸化亜鉛膜を試したことがないので、このデバイスで純粋な酸化亜鉛よりも酸化亜鉛スズを使う利点があるかどうかはわからない。 @@ -52,7 +65,7 @@ https://www.andaquartergetsyoucoffee.com/wp/wp-content/uploads/2009/05/zinc-oxid ### 次にやること -液体誘電体は遅すぎて面白くないし、長期安定性の問題もある。私には2つの異なるアプローチが有望に見える。ひとつは、酸化しやすい導電性基板をゲートとして使い、酸化膜を誘電体 +液体誘電体は動作が遅すぎて面白くないし、長期安定性の問題もある。私には2つの異なるアプローチが有望に見える。ひとつは、酸化しやすい導電性基板をゲートとして使い、酸化膜を誘電体 として使う方法だ。もうひとつは、非導電性基板上に薄膜を積み重ねる方法である。ゲートに 非常に導電性の薄膜、誘電体に絶縁性の薄膜、その上に半導体の薄膜、さらにその上にソース とドレインのコンタクトを重ねる。