CINNO Research產(chǎn)業(yè)資訊，POSTECH(浦項(xiàng)工業(yè)大學(xué))化學(xué)工業(yè)專業(yè)盧勇英教授、Liu Ao博士、Zhu Huihui博士(均為浦項(xiàng)工業(yè)大學(xué)博士后研究員)研究團(tuán)隊(duì)，以及韓國(guó)標(biāo)準(zhǔn)科學(xué)研究院金勇成博士，通過與浦項(xiàng)加速器研究所金敏奎博士的聯(lián)合研究，研發(fā)出碲硒(Tellurium-Selenium)復(fù)合氧化物半導(dǎo)體材料，成功實(shí)現(xiàn)了高性能、高穩(wěn)定性p型薄膜晶體管(以下簡(jiǎn)稱TFT)。
這項(xiàng)研究于當(dāng)?shù)貢r(shí)間10日刊登在科學(xué)領(lǐng)域世界頂尖學(xué)術(shù)期刊《Nature(自然)》線上版上。
人們?nèi)粘Ｊ褂玫母黝愲娮釉O(shè)備中，無論是手機(jī)、電腦還是汽車，半導(dǎo)體都是不可或缺的核心部件。半導(dǎo)體主要可以分為晶質(zhì)(crystalline)和非晶質(zhì)(amorphous)半導(dǎo)體兩大類。晶質(zhì)半導(dǎo)體擁有原子或分子規(guī)律排列的結(jié)構(gòu)，而非晶質(zhì)半導(dǎo)體則不具備這一特性。
盡管非晶質(zhì)半導(dǎo)體在制作工藝和成本方面擁有顯著優(yōu)勢(shì)，但與晶質(zhì)半導(dǎo)體相比，其電性能卻有所降低。尤其是在p型非晶態(tài)半導(dǎo)體的研究上，進(jìn)展相對(duì)緩慢。
N型非晶質(zhì)半導(dǎo)體基于鎵鋅氧化物(以下簡(jiǎn)稱IGZO)，廣泛應(yīng)用于OLED顯示領(lǐng)域和存儲(chǔ)器領(lǐng)域，但p型材料還有很多內(nèi)在缺陷，因此造成電子設(shè)備和集成電路的核心—n-p型互補(bǔ)雙極性半導(dǎo)體(CMOS4))發(fā)展受阻。
學(xué)術(shù)界已長(zhǎng)達(dá)二十年未能取得突破，因此，開發(fā)高性能的非晶性p型半導(dǎo)體元件一度被視為幾乎無法攻克的難題。然而，面對(duì)這一挑戰(zhàn)，POSTECH的盧勇英教授研究團(tuán)隊(duì)卻迎難而上，成功將這一“不可能”轉(zhuǎn)變?yōu)椤翱赡堋薄?/span>
在此次研究中，研究團(tuán)隊(duì)深入探討了缺氧環(huán)境下稀土金屬鎵氧化物電荷量升高的現(xiàn)象。他們發(fā)現(xiàn)，在特定缺氧條件下，這種物質(zhì)能夠形成接受電子的受主能級(jí)(acceptor level)，進(jìn)而可作為p型半導(dǎo)體運(yùn)作。
基于這一發(fā)現(xiàn)，研究團(tuán)隊(duì)運(yùn)用部分氧化的碲薄膜和硒的碲硒復(fù)合氧化物（Se:TeOx），成功開發(fā)出具有高性能和高穩(wěn)定性的非晶p型氧化物TFT。
實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，他們所研發(fā)的TFT在p型非晶質(zhì)氧化物TFT中，展現(xiàn)了迄今為止最高的空穴移動(dòng)度(15cm2V-1s-1)和電流閃爍比(106至107)。與傳統(tǒng)的n型氧化物半導(dǎo)體（如IGZO）相比，這一成果幾乎達(dá)到了同等水平。
此外，研究團(tuán)隊(duì)的TFT在面臨電壓、電流、空氣、濕度等外部條件的變化時(shí)，仍能穩(wěn)定運(yùn)行，展現(xiàn)出卓越的穩(wěn)定性。特別是，在晶圓形態(tài)的制作過程中，所有部分均展現(xiàn)出一致的性能表現(xiàn)，研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步證實(shí)了其作為高可靠性半導(dǎo)體元件在實(shí)際產(chǎn)業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的潛力。
盧勇英教授表示：“這一研究不僅是OLED電視、VR、AR設(shè)備等新一代顯示領(lǐng)域的重要突破，同時(shí)也為低功耗CMOS及DRAM內(nèi)存研究提供了關(guān)鍵支撐。我們期待它能在多個(gè)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域發(fā)揮關(guān)鍵作用，為創(chuàng)造高附加值貢獻(xiàn)一份力量。”
值得一提的是，這項(xiàng)研究工作得到了韓國(guó)研究財(cái)團(tuán)國(guó)家半導(dǎo)體研究室事業(yè)、中堅(jiān)研究人員事業(yè)以及三星顯示的大力支持。
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