临沂大学物理与电子工程学院 崔胜战 张健豪 王晓新 阙怡涵 马卓杰 杜路路

薄膜晶体管的低电压操作一直是研究者期待解决的问题。双电层电容具有巨大的电容，被认为是低功耗电子器件有希望的候选材料。我们以磁控溅射技术沉积多孔SiO2固态电解质薄膜为介质层，制备了铟镓锌氧（InGaZnO：IGZO）基双电层薄膜晶体管（EDLT）。多孔SiO2薄膜表现出大的双电层电容（0.2μF/cm2），具有大的栅极调控作用。因此，IGZO基EDLT可以工作在<1V的栅极电压下。

以铟镓锌氧InGaZnO（IGZO）为代表的氧化物半导体具有宽带隙（3.4eV）、高载流子迁移率、对可见光透明、可大面积均匀成膜、以及可低温甚至室温成膜（因而可在柔性衬底上制备）等特点，因此对柔性、透明、和可穿戴电子特别有利。基于IGZO的薄膜晶体管在平板显示器上已经得到了商业化应用，但是目前主要的挑战是功耗大。双电层薄膜晶体管（EDLT）由于其电解质具备丰富的可移动离子，在外加栅压的作用下，可移动的离子发生定向漂移，在栅电极/电解质和电解质/半导体的界面积累，形成双电层（EDL）。EDL的厚度～1nm，因此具备极高的双电层电容，通常>1uF/cm2。有效增强了栅调控能力，降低晶体管的功耗。最近，溶液处理的离子液体/凝胶和聚合物电解质，以及氧化物基固态电解质（SiO2，Al2O3）已被用于降低TFT的工作电压。然而，溶液态的电解质材料往往形状难以控制，通常需要光刻或者印刷工艺。与离子液体/凝胶和聚合物电解质相比，基于氧化物的固态电解质具有许多优势，例如可控的形状和厚度以及高稳定性。固……