北京大学∙山西碳基薄膜电子研究院在用于显示像素驱动的碳纳米管薄膜晶体管研究中取得重要进展

碳纳米管薄膜晶体管（cnt tfts）凭借其大面积制备能力、高驱动电流、高迁移率（数十至数百cm²/（v∙s））以及简易的制造工艺，在显示像素驱动电路中展现出巨大应用潜力，尤其在新兴的微型发光二极管（micro-led）显示技术领域。然而，以往研究多集中于单一指标优化，对于开态电流（ion）、开关比（ion/ioff）、亚阈值摆幅（ss）、回滞电压（vhyst）和双极性（ion_n/ioff）等关键参数的综合优化研究相对不足，尤其在大源漏电压（vds）下，cnt tfts的性能潜力未能得到充分发挥。

北京大学∙山西碳基薄膜电子研究院团队与成都辰显光电有限公司合作，通过优化CNT TFTs的栅介质层和钝化层，实现了面向显示驱动应用的综合性能提升。研究人员采用HfO2/SiO2叠层作为栅介质，SiO2/Y2O3叠层作为钝化层。实验结果表明，沟道长度为10 μm的器件平均Ion达到1.2 μA/μm；在Vds为-0.1 V时，Ion/Ioff分别在Vds为-0.1 V和-4.1 V时超过10⁶和10⁵；SS低至180 mV/dec，Vhyst低至0.5 V，且几乎无双极性现象；而沟道长度为2 μm的器件，平均Ion更是高达16.4 μA/μm，体现了微米级沟道长度CNT TFTs的最佳整体性能。基于这些改进后的CNT TFTs，团队成功验证了其对micro-LED像素的有效调控能力。

该研究成果以“用于显示器驱动应用的碳纳米管薄膜晶体管栅介质层和钝化层优化”（Dielectric and Passivation Layer Optimization in Carbon Nanotube Thin-Film Transistors for Display Driving Applications）为题，于2月23日在线发表于《Carbon》期刊。山西大学先进功能材料与器件研究院、山西北大碳基薄膜电子研究院研究生李枢、殷子论为论文共同第一作者；北京大学电子学院、碳基电子学研究中心、山西北大碳基薄膜电子研究院曹宇副研究员为通讯作者；成都辰显光电有限公司参与合作。

本研究受到国家自然科学基金、山西省科技重大专项计划“揭榜挂帅”项目等资助。

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