我院张新安教授在美国西北大学访学期间，在氧化物半导体电子器件研究方面取得重要进展，相关成果近日在国际著名期刊JACS（IF=14.357）和Nano Letters（IF=12.080）上发表。

金属氧化物薄膜晶体管（MOTFT）是下一代平板显示器件中的核心部件，然而MOTFT在长时间栅极偏压作用后，容易出现迁移率下降、阈值电压漂移和亚阈值摆幅增高等现象。造成MOTFT电学不稳定的重要原因是氧化物有源层与绝缘层界面处的氧空位缺陷，氧空位俘获导电沟道中的载流子，从而影响了器件的电学性能。本项工作在理论计算模拟的基础上，首次对金属氧化物有源层和绝缘层进行协同硼离子掺杂，通过优化器件结构和掺杂比例，所得MOTFT器件的迁移率达到11.3 cm²V^-1s^-1，亚阈值摆幅为0.17 Vdec^-1，电流开关比大于10⁵，其正向偏压后的阈值电压漂移为0.25 V，比未掺杂器件降低3-4倍。该工作“Synergistic Boron Doping of Semiconductor and Dielectric Layers for High-Performance Metal Oxide Transistors: Interplay of Experiment and theory”在国际顶级刊物Journal of the American Chemical Society (2018, 140: 2501)上发表。

图1 MOTFT器件及其电学特性

论文链接:https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/abs/10.1021/jacs.8b06395

氧化物/有机物杂化二极管在高频整流电路中有广阔的应用前景，本项工作采用化学溶液法制备了P3HT-PMMA/IGZO异质结二极管，系统研究了由于相分离在薄膜界面处产生的PMMA对器件电学性质的影响。研究发现不同P3HT-PMMA比例可以调控IGZO氧化物薄膜的表面功函数，使二极管的正向输出电流增大近十倍，并保持良好的整流特性。相关研究工作“Oxide-Polymer Heterojunction Diodes with a Nanoscopic Phase Separated Insulating Layer”在国际顶级期刊Nano Letters (2019, 19(1): 471–476)上发表。

图2 P3HT-PMMA/IGZO二极管及其电学特性

论文链接:https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/abs/10.1021/acs.nanolett.8b04284