薄膜晶體管（Thin-film transistor, TFT）是一類重要的半導體器件，在信息顯示、傳感器等領域具有廣泛的應用價值。最近幾年，寬帶隙氧化物半導體由于其具有低溫成(chéng)膜、高電子遷移率、可見光透明等優點，成(chéng)爲電子學(xué)中的研究熱點，發(fā)展成(chéng)爲一個分支—透明電子學(xué)。基于氧化物的薄膜晶體管和平闆顯示技術相結合，將(jiāng)使得顯示屏幕更清晰、明亮，從而帶來顯示技術革新。開(kāi)展這(zhè)方面(miàn)的研究將(jiāng)有利于提升我國(guó)寬禁帶氧化物材料與器件應用研發(fā)實力，滿足國(guó)家對(duì)信息顯示方面(miàn)的重大需求。然而，因爲多數氧化物半導體呈本征n型導電特性，氧化物TFT的應用被(bèi)限制在n型，而p型和n型半導體材料對(duì)于氧化物TFT的發(fā)展同等重要。一方面(miàn)p型氧化物TFT由于具有空穴注入的特點從而更适合驅動有機發(fā)光二極管（OLED）高開(kāi)口率像素單元；另外一方面(miàn)n溝道(dào)TFT隻有與p溝道(dào)TFT聯結才能(néng)組成(chéng)氧化物雙極性薄膜晶體管以及互補型反相器邏輯電路，這(zhè)些是實現透明電子器件應用的基礎；此外，氧化物半導體材料的p型導電極性轉變，制備與n型電學(xué)性能(néng)相匹配或者具有器件質量的p型氧化物半導體材料是目前氧化物研究的瓶頸，因爲目前p型氧化物半導體材料的發(fā)展遠遠落後(hòu)于n型氧化物半導體材料，具有高空穴遷移率、結構和物性穩定、易于制備的p型氧化物半導體材料極爲短缺，大大限制了透明氧化物電路的發(fā)展。

非故意摻雜氧化亞錫（SnO）是一種(zhǒng)p型氧化物半導體材料，甯波材料所功能(néng)材料與納米器件事(shì)業部曹鴻濤課題組開(kāi)展了SnO相關材料和薄膜晶體管研究，梁淩燕博士後(hòu)與合作導師曹鴻濤和潘曉晴教授采用兩(liǎng)步法制備出純相的SnO薄膜（圖1），該制備方法已經(jīng)申請國(guó)家專利（專利号：200910152532.6），并對(duì)其光電性能(néng)（圖2）和價帶電子結構（圖3）做了研究，發(fā)現SnO價帶頂電子結構與SnO2有很大不同，SnO所對(duì)應的獨特電子結構耦合了其p型導電特性，在石英（γ-plane藍寶石）襯底上制備的SnO薄膜電學(xué)性能(néng)參數分别爲：空穴遷移率1.4 cm2 V−1 s−1（2.0 cm2 V−1 s−1），空穴濃度2.8×1016 cm−3（5.2×1016 cm−3）。在材料研究基礎上我們將(jiāng)工作向(xiàng)下延伸，成(chéng)功制備出Si/SiO2/SnO/NiAu底栅結構薄膜晶體管（圖4），所得阈值電壓、開(kāi)關比和飽和區場效應遷移率分别爲-3.5 V，200和0.46 cm2V-1s-1，晶體管器件制備方法已申請了專利（專利号：201010040097.0）。部分學(xué)術研究結果發(fā)表在《美國(guó)化學(xué)協會應用材料與界面(miàn)》（ACS Appl. Mater. Interfaces, DOI: 10.1021/am900838z）和《電化學(xué)會志》（J. Electrochem. Soc., 2010, 157, H598）上。

曹鴻濤課題組與美國(guó)密歇根大學(xué)潘曉晴教授課題組對(duì)SnO材料開(kāi)展了合作研究，利用電子束蒸發(fā)技術在矽和藍寶石襯底上制備出SnO薄膜，發(fā)現低溫制備的SnO是非晶或者納米晶，襯底溫度爲600 oC時，可以生長(cháng)出外延或者具有織構取向(xiàng)的薄膜，通過(guò)電學(xué)測試，發(fā)現SnO薄膜的空穴濃度和遷移率分别在1017-1019 cm-3和0.1-2.6 cm2V-1s-1範圍内，制備的薄膜樣(yàng)品的p型導電性可以長(cháng)期穩定存在，研究結果在《應用物理快報》（Appl. Phys. Lett., 2010, 96, 042113）上發(fā)表。

該項研究工作得到了中科院創新團隊國(guó)際合作夥伴計劃、浙江省自然科學(xué)基金委重點項目（合作）、中國(guó)科學(xué)院院長(cháng)獎獲得者科研啓動專項資金（合作）、浙江省錢江人才計劃項目、博士後(hòu)基金支持。

　　 沉積态和退火态SnO薄膜X射線衍射圖譜　　　　　　 沉積态和退火态SnO薄膜透射率光譜

　　　　　 SnO 和SnO2的價帶譜　　　　　　　　　　　　p型溝道(dào)SnO薄膜晶體管輸出曲線

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（供稿：納米事(shì)業部 曹鴻濤）