图1。源栅晶体管的结构和输出特性。a)交错顶栅SGT的横截面示意图，强调插图中源极边缘的电容分压器。各种材料系统中已发表文献的输出特性，经许可复制:b)低温多晶硅(LTPS) SGT(转载自参考文献。[9]根据知识共享CC-BY-NC-SA许可证)；c) InGaZno (IGZO)与石墨烯接触SGT(转载自Ref。[28]经AIP出版许可)；d)硅纳米线(Si NW) SGT(转载自参考文献。[29]根据知识共享许可协议；e) ZnO纳米片(NS) SGT(转载自Ref。[30]根据知识共享许可协议；f)带肖特基接触的IGZO SGT(转载自参考文献。[16]根据知识共享许可协议。credit:DOI:10.1002/aelm . 202101101来自萨里大学和德国斯图加特马克斯·普朗克研究所的研究人员已经得出了一系列建议，这些建议可能会让对非常规电子设备的研究出现爆炸性增长。晶体管是小型电子开关和放大器，构成支撑所有现代技术的电子电路。薄膜晶体管是用低成本材料和技术制造的，这意味着可以经济地制造大面积电路。典型用途是显示屏和成像阵列以及大量新兴传感器和可穿戴应用。
通常，当科学家探索用于制造薄膜晶体管的新材料组合遇到不规则或意想不到的行为时，他们会放弃该研究方向，转而研究不同的材料。然而，萨里领导的团队的发现表明，他们改变策略可能为时过早，他们可能错过了一条重要的调查线。低效率薄膜晶体管的一些特征可能是未优化源栅晶体管行为的标志。SGTs是萨里大学发明和完善的一类薄膜晶体管，在薄膜晶体管性能的常规指标中得分很低，但具有显著的放大和均匀性优势，使其在越来越多的新兴应用中有用，例如不可察觉的技术和环境传感器。
在他们最近发表在《先进电子材料》杂志上的文章中，研究团队给出了大量的例子，证明了令人失望的薄膜晶体管行为可能会转化为高性能的SGT操作。它们有着经常被忽视的秘密成分，但对于确保成功实现晶体管至关重要，特别是晶体管关键区域中半导体和绝缘层的相对静电特性。他们建议执行以下操作:
首先，研究人员需要创建一个足够高的源极势垒，以确保在所有偏置条件下，源区的电阻都明显高于沟道。这是对SGT功能的要求。至关重要的是，选择有源层和绝缘层的材料和厚度，使饱和系数保持在0.3以下，理想情况下接近0.1，以便在低电压下进行放大。将源极-栅极重叠保持在至少100倍的半导体厚度，以确保漏极电流由来自源极主体的电荷注入控制，从而降低晶体管对温度和制造过程中的变化的敏感性。在源电极中构建横向场起伏结构，以提高饱和度，进一步提高放大性能。马克斯·普朗克研究所的哈根·克劳克博士说:
“尽管试图获得理想的接触性能几乎总是可取的，但这并不总是可能的。即便如此，通过将材料和工艺与所需的应用需求进行精心匹配，也可以获得有用的功能。工程师现在可以选择优化开关性能或其他一些理想的性能。将薄膜晶体管技术带到目前的状态，需要许多年和许多研究人员的努力。对于非标准设备的发展来说，未来可能会有一条漫长而有趣的道路。"
萨里高级技术学院高级讲师拉杜·斯波里亚博士说:
“最近报告各种材料系统中的源极-栅极晶体管的出版物激增，这暗示了这种类型的晶体管会变得多么流行。当预期的薄膜晶体管操作没有实现时，很可能许多其他实验被中断，从而忽略了在此过程中创造优秀Sgt的机会。我们相信，许多研究小组会发现，我们的建议对于设计高性能电子系统非常有用，远远超出了目前物联网的愿景。”
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