本报讯（记者杨晨）近日，电子科技大学研究团队首创高迁移率、稳定的非晶p型（空穴）半导体器件，突破该领域20余年的研究瓶颈，进一步推动现代信息电子学和大规模互补金属氧化物半导体技术的发展。相关成果在线发表于《自然》。
2004年，基于非晶n型（电子）铟镓锌合金氧化物薄膜晶体管（tft）的问世，极大推动了半导体电子学和新一代信息显示技术的发展。而目前研发性能相当的非晶p型半导体仍面临着重大挑战，严重阻碍了新型电子器件研发和大规模n-p互补金属氧化物半导体（cmos）技术的发展。
鉴于此，该团队提出了一种新颖的碲（te）基复合非晶p型半导体设计理念，并采用工业制程兼容的热蒸镀工艺实现了薄膜的低温制备，证明了在高性能、稳定的p沟道tft器件和cmos互补电路中应用的可行性。通过理论分析，团队揭示了由碲5p轨道组成的高分散价带顶和浅能级受体态，为非晶体系下足量的空穴掺杂和有效空穴传输奠定了重要基础。
进一步研究表明，硒合金化处理可以有效调节空穴浓度，实现了场效应空穴迁移率达到15cm2/vs和电流开关比约为107的高性能p沟道tft器件。这些器件展现了良好的偏置应力和环境稳定性，以及晶圆尺度的均匀性。该碲基材料体系在性能上远优于已报道的其他新兴非晶p型半导体材料，并展现出良好的经济性、稳定性、可扩展性和加工性，其制备工艺与工业生产线和后端集成技术完美兼容。这种复合相策略为设计新一代稳定的非晶p型半导体材料带来了新启发。
这项工作将掀起p型半导体器件的研究热潮，并在开发商业上可行的非晶p沟道tft技术和低功耗cmos集成器件上迈出了重要一步。
相关论文信息：
https://doi.org/10.1038/s41586-024-07360-w