近日，我院王春兰教授团队在氧化物晶体管的制备优化与性能机理研究领域取得重要研究进展。相关研究成果发表于物理学权威期刊Applied Physics Letters（自然指数期刊，SCI二区，影响因子3.8），我校为第一单位且为通讯单位。
在三维集成与先进逻辑技术快速演进的时代，高性能氧化物薄膜晶体管（TFTs）不仅需要优异的电学特性，更需兼具严苛的偏压与光照稳定性。而以氧化铟锡锌（ITZO）为代表的高迁移率非晶氧化物半导体，长期受困于载流子浓度过高、氧空位缺陷及环境吸附导致的阈值电压漂移，迁移率与稳定性之间的矛盾成为制约其实际应用的关键瓶颈。针对这一难题，本研究提出一种“共溅射+原位氮掺杂”的耦合策略，直接采用商用ITO与ZnO靶材，在Ar/N₂混合气氛中一步沉积获得高质量氮掺杂ITZON沟道层。该工艺摒弃了传统复合靶材制备中组分不均、选择性溅射等弊端，以极低的工艺复杂度实现了对氧空位的高效钝化、界面质量的显著优化以及载流子输运路径的有效调控。此外，该耦合策略具有工艺简单、成本低廉且与主流半导体后端制程高度兼容等突出优势，同时在未引入任何复杂功能层或高k介质层的设计工艺下，在低温后处理下即可实现ITZONTFTs性能突破。这一设计思路为高性能多组分氧化物TFTs的材料选择与工艺开发提供了便捷、可靠的解决方案，并为CMOS后端兼容的3D集成应用打下了理论与技术基础。
该研究得到了国家自然科学基金、陕西省自然科学基金、光电化学材料与器件教育部重点实验室、人工微结构教育部重点实验室、红外物理国家重点实验室的支持。（撰稿：王春兰 审稿：刘玉森）
本文下载链接：https://doi.org/10.1063/5.0314414
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