近日，電子科技大學基礎與前沿研究院教授劉奧和物理學院教授朱慧慧在新型半導體薄膜電子器件研究方向取得重要進展。相關成果1月15日發表于《自然協議》上。
錫基鈣鈦礦材料憑借其低空穴有效質量和高遷移率，在高性能P溝道薄膜晶體管領域展現出巨大的應用潛力。自1999年首次報道二維錫基鈣鈦礦薄膜晶體管以來，該材料因其生態友好性和在多種光電器件中的潛在應用而受到廣泛關注。近年來，得益于材料組分精細調控、薄膜加工技術改進以及器件工程的不斷優化，科研人員在提升器件性能、重復性、穩定性和耐用性方面取得了顯著進展。
然而，錫基鈣鈦礦薄膜的溶液加工仍面臨一系列挑戰，尤其是在結晶過程的精確控制和復雜缺陷態形成方面。錫基材料易氧化、結晶速率較快，且由此產生的高缺陷密度，使得在不同實驗室環境下可靠制備高質量錫基鈣鈦礦薄膜成為一大難題。
因此，亟需建立全面的實驗指導和標準化制備流程，以確保可重復性和穩定性，同時支持其在薄膜電子器件中的可靠集成。這對于推動錫基鈣鈦礦材料研究的快速發展、促進其在鈣鈦礦基薄膜電子器件中的應用，為后續基礎研究提供重要參考具有重要意義。
針對錫基鈣鈦礦材料制備與應用中的關鍵挑戰，朱慧慧等研究人員結合多年來在該領域的深入研究與工藝開發經驗，提出了一種基于組分調控的化學溶液法，用于制備高性能錫基鈣鈦礦薄膜，并成功構建了高性能P溝道薄膜晶體管及CMOS器件。本文詳細闡述了該方法用于合成高質量錫基鈣鈦礦薄膜的實驗流程，同時對薄膜器件結構優化及性能提升的關鍵步驟進行了全面解析。
通過該方法，可精準調控薄膜的組分、提升結晶質量、有效降低缺陷密度，并實現對薄膜晶體管關鍵參數（如遷移率、開關比及穩定性）的精確控制。實驗進一步驗證了制備的薄膜晶體管器件在多種環境條件下的高穩定性與耐用性，為錫基鈣鈦礦在薄膜電子器件中的實際應用提供了可靠路徑，同時為下一代CMOS技術的開發奠定了重要基礎。
相關論文信息：https://doi.org/10.1038/s41596-024-01101-z
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