非晶InGaZnO薄膜晶体管虽然具有比非晶硅更好的器件性能，但因其In属于稀有元素，且价格昂贵，制约了其大规模的工业应用。在此基础上，科学家开发出了以Sn元素代替In的方式，有望解决这一成本问题。在前期的研究中，人们发现，Ga的存在使得薄膜的晶体质量下降，同时高温退火处理也与目前柔性电子学不相容。
复旦大学材料科学与工程学院张群教授课题组以乙二醇单甲醚为溶剂，采用旋涂法制备了GaSnO半导体薄膜，研究了不同Ga掺杂含量和退火温度条件下薄膜的晶体结构、光学性质、化学价态和表面形貌信息，同时研究了GaSnO薄膜晶体管的电学性质。
图1 GaSnO TFT器件及其性能
作者采用高k值的Al2O3薄膜作为介质层，将上述优化好的GaSnO薄膜作为沟道层，制备了GaSnO/Al2O3薄膜晶体管。实验研究发现，器件的性能得到了显著的提升，工作电压仅为2 V，最大场效应迁移率为69 cm2 V−1 s−1，阈值电压为0.67 V，电流开关比为1.8×107。
溶液法制备的非晶GaSnO薄膜晶体管可能会促进高性能无铟TFT器件以及低功耗、低成本电子器件的开发。
该研究成果最近发表于Science China Materials, 2018, doi:10.1007/s40843-018-9380-8。
来源：中国科学材料
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