近日，我院永利总站ylzz55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。
