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中韩科研人员在新型半导体材料和器件领域取得重大突破

2024-04-11 10:57 人气:

 记者11日从电子科技大学获悉,中韩科研人员首创高迁移率稳定的非晶P型(空穴)半导体器件,突破该领域二十余年的研究瓶颈。这一在新型半导体材料和器件领域取得的重大突破,将进一步推动现代信息电子学和大规模互补金属氧化物半导体(CMOS)技术的发展。

 
  这一研究成果以《Selenium alloyed tellurium oxide for amorphous p-channel transistors》为题,于北京时间10日23时在权威期刊《Nature》以加速预览形式(Accelerated Article Preview)在线发表。该成果由中国电子科技大学和韩国浦项科技大学共同合作完成。论文第一单位为电子科技大学基础与前沿研究院,电子科技大学基础与前沿研究院教授刘奥为论文第一作者和通讯作者。
 
  相比于多晶半导体,非晶体系具有诸多优势,如低成本、易加工、高稳定性以及大面积制造均匀等。然而,传统的非晶氢化硅因电学性能不足而急需探索新材料。
 
  目前非晶P型半导体面临着重大挑战,严重阻碍了新型电子器件研发和大规模N-P互补金属氧化物半导体技术的发展。传统氧化物半导体因高局域态价带顶和自补偿效应,导致空穴传输效率极差,难以满足应用需求。
 
  科研人员因此投入大量精力开发新型非氧化物P型半导体,但目前这些新材料只能在多晶态下展现一定的P型特性。此外,这些材料还存在稳定性和均匀性等固有缺陷,且难以与现有工业制程工艺兼容。
 
  在过去二十余年里,全球科研人员不断改进和优化“价带轨道杂化理论”,尝试实现高空穴迁移率的P型氧化物基半导体,但收效甚微。这也导致专家普遍认为,实现高性能的非晶P型半导体和CMOS器件是一项“几乎不可能完成的挑战”。
 
  鉴于此,中韩科研团队提出了一种新颖的碲(Te)基复合非晶P型半导体设计理念,并采用工业制程兼容的热蒸镀工艺实现了薄膜的低温制备,证明了在高性能、稳定的P沟道TFT器件和CMOS互补电路中的应用可行性。这项研究将开启P型半导体器件的研究热潮,并在建立商业上可行的非晶P沟道TFT技术和低功耗CMOS集成器件迈出了重要的一步。



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