中韓科研人員在新型半導體材料和器件領域取得重大突破

4月10日消息，中國電子科技大學和韓國浦項科技大學科研人員在新型半導體材料和器件領域取得了重大突破！

據(jù)介紹，該項研究首創(chuàng)高遷移率穩(wěn)定的非晶P型(空穴)半導體器件，突破該領域二十余年的研究瓶頸。這一突破將進一步推動現(xiàn)代信息電子學和大規(guī)模互補金屬氧化物半導體(CMOS)技術的發(fā)展。

相比于多晶半導體，非晶體系具有諸多優(yōu)勢，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性能不足而急需探索新材料。

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

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，科研人員不斷改進和優(yōu)化“價帶軌道雜化理論”，嘗試實現(xiàn)高空穴遷移率的P型氧化物基半導體，但收效甚微。這也導致專家普遍認為，實現(xiàn)高性能的非晶P型半導體和CMOS器件是一項“幾乎不可能完成的挑戰(zhàn)”。

鑒于此，中韓科研團隊提出了一種新穎的碲(Te)基復合非晶P型半導體設計理念，并采用工業(yè)制程兼容的熱蒸鍍工藝實現(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互補電路中的應用可行性。這項研究將開啟P型半導體器件的研究熱潮，并在建立商業(yè)上可行的非晶P溝道TFT技術和低功耗CMOS集成器件邁出了重要的一步。