來源：Tech Xplore

采用最佳硒合金比例加工的p型非晶氧化碲基薄膜晶體管 (Se:Te = 1:4) 表現(xiàn)出卓越的輸出和傳輸特性。優(yōu)化后的薄膜晶體管表現(xiàn)出 15 cm2/Vs 的空穴遷移率和 107 的開/關電流比，與早期 n 型氧化物薄膜晶體管的關鍵電氣屬性非常相似。此外，薄膜晶體管在長時間偏置應力下表現(xiàn)出顯著的穩(wěn)定性以及大面積薄膜的均勻性。 圖源：浦項工科大學

研究人員合作開發(fā)了碲硒復合氧化物半導體材料。他們成功創(chuàng)造了高性能和高穩(wěn)定性的p型薄膜晶體管（TFT）。 該研究已在線發(fā)表在《自然》雜志上。

幾乎人們使用的所有電子設備都使用了半導體，例如手機、個人電腦和汽車等。它們可分為兩大類：晶體半導體和非晶半導體。晶體半導體具有良好有序的原子或分子結構，而非晶半導體則缺乏這種規(guī)律性。因此，與晶體半導體相比，非晶半導體提供了更簡單的制造方法并降低了成本。然而，它們通常表現(xiàn)出較差的電氣性能。

p型非晶半導體的研究進展明顯緩慢。盡管n型非晶氧化物半導體，特別是基于氧化銦鎵鋅(IGZO)的半導體在OLED顯示器和存儲器件中得到廣泛應用，但p型氧化物材料的進步一直受到許多固有缺陷的阻礙。

這一問題阻礙了 n-p 型互補雙極半導體 (CMOS) 的發(fā)展，而 CMOS 是電子設備和集成電路的基石。 長期以來，實現(xiàn)高性能p型非晶氧化物半導體器件一直被認為是一項近乎不可能的挑戰(zhàn)，學術界面臨著二十年不成功的嘗試。

盡管如此，由浦項工科大學教授 Yong-Young Noh 領導的研究小組已經(jīng)將看似“不可能”變成了“可能”。

通過研究，研究團隊發(fā)現(xiàn)，氧化碲（一種稀土金屬）的電荷在缺氧環(huán)境中會增加。 這種現(xiàn)象是由于在沒有足夠氧氣的情況下能夠容納電子的受主能級的產(chǎn)生而產(chǎn)生的，從而使材料能夠發(fā)揮 p 型半導體的作用。

基于這一見解，該團隊利用部分氧化的碲薄膜和摻有硒的碲硒復合氧化物 (Se:TeOx)，成功設計了高性能且異常穩(wěn)定的非晶 p 型氧化物薄膜晶體管 (TFT)。

實驗結果表明，該團隊的 TFT 表現(xiàn)出有史以來 p 型非晶氧化物 TFT 中最令人印象深刻的空穴遷移率 (15 cm2V-1s-1) 和開/關電流比 (106–107)。這些成果幾乎與已被廣泛研究的傳統(tǒng)n型氧化物半導體（例如IGZO）的性能水平相當。

此外，該團隊的 TFT 在不同的外部條件（包括電壓、電流、空氣和濕度波動）下表現(xiàn)出卓越的穩(wěn)定性。 值得注意的是，在晶圓上制造時，所有 TFT 組件的性能均一致，證實了它們適合用于工業(yè)環(huán)境中可靠的半導體器件。

浦項工科大學的 Yong-Young Noh 教授表示：“這一里程碑對于 OLED 電視、VR 和 AR 設備等下一代顯示技術以及低功耗 CMOS 和 DRAM 內(nèi)存的研究具有重大意義。我們預計它的有望推動不同行業(yè)創(chuàng)造大量價值。”

審核編輯 黃宇