古田守教授的研究小组成功大幅提高了氧化物半导体薄膜晶体管的性能，并希望在下一代显示器中实现更高的性能和更低的功耗

环境科学与工程古田守教授，Daiki Kataoka（硕士课程二年级，材料工程课程）与岛根大学理工学院的Yusaku Song助理教授和Wenchang Ye副教授合作，生产了在低温（~300℃）下固相结晶的氢化多晶氧化铟（In）。₂O₃:H) 场效应迁移率达到1392 cm，成功实现了从金属薄膜到半导体的转变，大幅提高了氧化物半导体薄膜晶体管（TFT）的性能*1²V^-1s^-1has been demonstrated
该研究成果发表在2022年2月28日Nature Research出版的英国科学期刊《Nature Communications》上。

非晶In-Ga-Zn-O (IGZO)，一种典型的氧化物半导体，尺寸为10 cm²V^-1s^-1を超える电界效果移动度、极めて低いrik电流、优れた大面积均一性等により、次世代ディsupureiや集积电路用途で活発な研究がなされ、実用化が始まりつつあります。今後の酸化物半導体の用途拡大には更なる高性能（高移動度）化が強く求められており、酸化インジウム（単結晶で～160 cm²V^-1s^-1)作为候选材料引起了人们的关注。人们对氧化铟作为太阳能电池的窗口层（透明导电膜）进行了积极的研究，但由于其高电子密度，它表现出金属导电性，并且其作为半导体的用途受到限制。

（图 1 中）₂O₃，在₂O₃:Evaluation of crystallinity of H thin film)

在这项研究中，氢化氧化铟 (In₂O₃:H)通过精确控制薄膜中的氢含量和固相结晶过程，我们获得了极其优异的多晶薄膜，其中可以通过在相对较低的温度（300°C）下结晶来确认晶格图像，并实现了将电子密度从金属传导区转移到半导体传导区的金属-半导体转变，开启了高迁移率氧化物半导体器件应用的可能性（图1和2）。 1 和 2)。

本研究中实现的薄膜晶体管的场效应迁移率（1392 cm²V^-1s^-1）比传统非晶IGZO大10倍以上，多晶硅（~100 cm²V^-1s^-1)*3（图 3）。

（图2中₂O₃:H TFT 半导体区域的横截面 TEM 图像/图 3 In₂O₃:H TFT 照片和传输特性)

这次，我们实现了极高的结晶度，在相对较低的温度（300℃）下通过结晶可以看到晶格图像。除了下一代显示器和半导体存储器的高性能和低功耗之外，该技术预计还将促进透明柔性器件*4的开发。

Furuta 教授表示：“氧化物半导体晶体管作为集成电路 (IC) 和显示器中高性能和低功耗的关键器件而备受关注，这次我们能够将其性能提高到世界最高水平。未来，我们将继续致力于进一步提高性能并解决实际应用中的问题，同时也为新器件的实现做出贡献。”

Professor Mamoru Furuta's cutting-edge research "Flexible transparent electronics realized using oxide semiconductors"点击此处

※１薄膜晶体管
它是手机、电脑、电视等所有信息显示器图像显示中控制电流流动的关键器件，是场效应晶体管的一种，由金属、绝缘体和半导体层叠而成。

※2非晶In-Ga-Zn-O
一种氧化物半导体材料，由铟 (In)、镓 (Ga)、锌 (Zn) 和氧 (O) 组成，其原子排列不具有长程有序。

※3 多晶硅
它是许多微小单晶硅粒的集合体，作为当前智能手机的显示驱动材料已投入实用，并已成为主流。

※4 Flexible device
一种薄且可以轻松弯曲或卷起的设备。

[已发表的论文]
标题：高迁移率氢化多晶In₂O₃（在₂O₃:H) 薄膜晶体管。
（使用多晶氢化氧化铟的高迁移率薄膜晶体管）
作者姓名：Y Magari、T Kataoka、Y Yeh 和 M Furuta
发表在《自然通讯》上
Posting date: February 28, 2022
DOI：https://doiorg/101038/s41467-022-28480-9

古田守教授的研究小组成功大幅提高了氧化物半导体薄膜晶体管的性能，并希望在下一代显示器中实现更高的性能和更低的功耗

相关帖子