近日，我院力学与光电物理学院青年教师陈雪老师在微电子器件研究领域取得重要进展，研究成果“Enhanced Negative Bias Illumination Stability of ZnO Thin Film Transistors by Using a Two-step Oxidation Method”在微电子领域权威期刊IEEE Transactions on Electron Devices上发表。安徽理工大学为论文的第一完成单位，陈雪为论文第一作者。
近年来，显示器不断更新迭代，逐渐向高清化、大屏化以及高速响应方向发展。而且外观设计引领潮流，透明柔性成为未来显示器的风向标。薄膜晶体管（Thin Film Transistors, TFTs）作为显示器中单位像素的选通开关以及驱动电流的提供者，直接决定了显示器的刷新率和分辨率。目前，氧化物薄膜晶体管由于禁带宽度大、制备温度低、迁移率高等优点而受到广泛关注。然而，金属氧化物内部具有很高的缺陷态密度（如氧空位Vo），在负偏压光照应力下Vo会发生电离，从而影响TFTs的稳定性。
图1 ZnO TFTs的结构图
图2 ZnO TFTs的稳定性测试以及负偏压光照应力下不稳定的原理图
该工作基于原子层沉积法（Atomic Layer Deposition, ALD），创新性的提出使用两步氧化法制备ZnO沟道层，通过增加氧化剂O3脉冲有效降低ZnO薄膜中的Vo浓度，从而提高ZnO TFTs在负偏压下的光照稳定性。结合双沟道结构，使用两步氧化法制备ZnO薄膜作为顶层沟道，保证高稳定性；以H2O为氧源的高载流子浓度ZnO薄膜为底层沟道，获得高迁移率TFTs（~32.5cm2V-1s-1）。相关的研究成果对金属氧化物TFTs在显示领域的应用具有重要指导意义。DOI: 10.1109/TED.2022.3159284
同时，陈雪老师近期还在Vacuum发表了“Influence of Precursor Purge time on the performance of ZnO TFTs fabricated by Atomic layer deposition”，系统地研究了ALD吹扫时间对低温生长ZnO-TFTs性能的影响。研究发现延长吹扫时间可以有效抑制H2O分子的吸附，提高Al2O3介质层的击穿电压，降低Al2O3和ZnO薄膜中的Vo和杂质浓度，从而提高TFTs的稳定性。该研究成果对ALD低温制备氧化物TFT具有指导意义。DOI: 10.1016/j.vacuum.2022.111022
研究工作得到了国家重点研发计划（2017YFA0205802）、国家自然科学基金（11875212、11574235和51702003）、安徽省自然科学基金（1808085ME130）、和安徽理工大学“青苗人才工程”（2021yjrc24）的资助。
