由Phys的Ingrid Fadelli创作
（同organic）有机 解释能级如何根据化学成分而不同，以及这如何与杂质的电荷转移有关的图
信用:什叶派等人
近年来，电子工程师一直试图拓宽可用半导体材料的范围，以开发更广泛的器件
一类新兴的半导体是非晶氧化物半导体，它是基于后过渡金属氧化物的半导体
这些半导体可以具有几个有利的特性，包括在低温下沉积和跨越大表面的能力，以及高柔性和载流子迁移率
这些优势将使它们特别适合于制造低成本和大面积的设备，如平板显示器
然而，到目前为止，这些材料有一系列的限制，使得它们无法大规模取代现有的多晶硅技术
东京理工学院的研究人员最近进行了一项研究，旨在更仔细地检查这些限制
他们发表在《自然电子学》上的论文表明，AOS对外部引入的杂质和缺陷的敏感性高度依赖于所谓的导带最小值的位置
“2004年，我们研究所在教授领导的一个项目中展示了第一个非晶氧化物半导体(AOS)，IGZO，TFT
细野，”进行这项研究的研究人员之一金俊万告诉《物理》杂志
（同organic）有机
“自从2012年加入目前的团队以来，我主要研究AOS的电子结构、掺杂机制和缺陷
2017年，在一项关于非晶氧化镓(a-Ga2Ox)的研究中，我们发现AOS的能级和相关掺杂能力根据其化学成分而显著不同
" 基于他们之前的发现，金和他的同事得出结论，捐赠者的数量(例如
g
氧空位缺陷或氢)不会影响载流子密度
例如，a-Ga2Ox薄膜的载流子密度只有1015 cm-3，即使它含有与非晶态innzno(a-ITZO)相同数量的氢，后者的载流子密度为1020 cm-3
这些观察激发了研究人员进一步研究AOS电子结构与其掺杂能力之间的相关性
金解释说:“我们的探索最终导致了《自然电子》中概述的成就。”
“最值得注意的是，我们发现AOS和非预期杂质之间会发生电荷转移，电荷转移强烈地受材料的能级控制
" 研究人员发现，可以通过改变AOS的化学组成来调节其电子迁移率
在他们的实验中，金和他的同事使用紫外光电发射光谱(UPS)来确定AOS的能级，例如确定导带最小值(CBM)和价带最大值(VBM)的能级
金解释说:“一般来说，随着铟(In)或锡(Sn)含量的增加，电子迁移率也会增加。”
“因此，通过研究不同的化学成分体系，可以很容易地比较迁移率稳定性
" Kim和他的同事最近进行的实验表明，在AOS和非预期的外部引入的杂质之间会发生电荷转移
此外，这种电荷转移似乎受到材料能级的强烈影响
通常，用于制造电子器件的材料中残留杂质是罕见且不可取的
然而，由于它们的低温过程也是有利的，AOS对杂质特别敏感
金说:“AOSs的这一方面使它们有别于传统的硅基电子产品。”
“我觉得我们太习惯传统的硅基电子产品了
对于低温电子学，应该准备更多不同的观点
在这种情况下，发现的杂质是与一氧化碳相关的杂质，在负栅极偏置应力条件下，这些杂质向AOS提供电子
" 与一氧化碳相关的杂质是一种在大规模制造电子产品时很容易避免和防止的杂质
因此，这组研究人员最近收集的发现表明，当使用先进的制造设备时，基于AOS获得性能更好的薄膜晶体管是可能的
尽管如此，研究小组怀疑可能还有其他杂质和缺陷影响AOS的电荷转移
因此，他们计划进行进一步的研究，检查不同类型的杂质对这些材料的性质和性能的影响
金说:“氧化物薄膜晶体管的制造过程，产生了什么样的杂质，以及这些杂质中有多少掺入了AOS，都必须彻底调查。”
“对于更多的应用，如逻辑电路、存储器、全透明电子产品，仍有许多挑战性的任务
在我们接下来的研究中，我们将集中在以下几个方面:掺杂剂在AOS中的来源，AOS中的迁移率限制等
"
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