中韓科研人員首創(chuàng)高遷移率穩(wěn)定的非晶P型(空穴)半導(dǎo)體器件，突破該領(lǐng)域二十余年的研究瓶頸。這一在新型半導(dǎo)體材料和器件領(lǐng)域取得的重大突破，將進(jìn)一步推動(dòng)現(xiàn)代信息電子學(xué)和大規(guī)模互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)技術(shù)的發(fā)展。

這一研究成果以《Selenium alloyed tellurium oxide for amorphous p-channel transistors》為題，于北京時(shí)間10日23時(shí)在權(quán)威期刊《Nature》以加速預(yù)覽形式(Accelerated Article Preview)在線發(fā)表。該成果由中國(guó)電子科技大學(xué)和韓國(guó)浦項(xiàng)科技大學(xué)共同合作完成。論文第一單位為電子科技大學(xué)基礎(chǔ)與前沿研究院，電子科技大學(xué)基礎(chǔ)與前沿研究院教授劉奧為論文第一作者和通訊作者。

相比于多晶半導(dǎo)體，非晶體系具有諸多優(yōu)勢(shì)，如低成本、易加工、高穩(wěn)定性以及大面積制造均勻等。然而，傳統(tǒng)的非晶氫化硅因電學(xué)性能不足而急需探索新材料。

目前非晶P型半導(dǎo)體面臨著重大挑戰(zhàn)，嚴(yán)重阻礙了新型電子器件研發(fā)和大規(guī)模N-P互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展。傳統(tǒng)氧化物半導(dǎo)體因高局域態(tài)價(jià)帶頂和自補(bǔ)償效應(yīng)，導(dǎo)致空穴傳輸效率極差，難以滿足應(yīng)用需求。

科研人員因此投入大量精力開發(fā)新型非氧化物P型半導(dǎo)體，但目前這些新材料只能在多晶態(tài)下展現(xiàn)一定的P型特性。此外，這些材料還存在穩(wěn)定性和均勻性等固有缺陷，且難以與現(xiàn)有工業(yè)制程工藝兼容。

在過去二十余年里，全球科研人員不斷改進(jìn)和優(yōu)化“價(jià)帶軌道雜化理論”，嘗試實(shí)現(xiàn)高空穴遷移率的P型氧化物基半導(dǎo)體，但收效甚微。這也導(dǎo)致專家普遍認(rèn)為，實(shí)現(xiàn)高性能的非晶P型半導(dǎo)體和CMOS器件是一項(xiàng)“幾乎不可能完成的挑戰(zhàn)”。

鑒于此，中韓科研團(tuán)隊(duì)提出了一種新穎的碲(Te)基復(fù)合非晶P型半導(dǎo)體設(shè)計(jì)理念，并采用工業(yè)制程兼容的熱蒸鍍工藝實(shí)現(xiàn)了薄膜的低溫制備，證明了在高性能、穩(wěn)定的P溝道TFT器件和CMOS互補(bǔ)電路中的應(yīng)用可行性。這項(xiàng)研究將開啟P型半導(dǎo)體器件的研究熱潮，并在建立商業(yè)上可行的非晶P溝道TFT技術(shù)和低功耗CMOS集成器件邁出了重要的一步。

來(lái)源：中新社