碳納米管薄膜晶體管（CNT TFTs）具有可大面積制備、高驅(qū)動電流、高遷移率（幾十至上百cm2/(V?s)）、制造工藝簡單等優(yōu)勢，在顯示像素驅(qū)動電路中展現(xiàn)出巨大的潛力，尤其是在新興微型發(fā)光二極管（micro-LED）顯示技術(shù)中。前期研究大多只關(guān)注個別指標(biāo)優(yōu)化，但對于開態(tài)電流（Ion）、開關(guān)比（Ion/Ioff）、亞閾值擺幅（SS）、回滯電壓（Vhyst）和雙極性（Ion_n/Ioff）等多個關(guān)鍵參數(shù)綜合優(yōu)化研究有限，特別是在大源漏電壓（Vds）下，未能充分發(fā)揮CNT TFTs的性能潛力。

北京大學(xué)?山西碳基薄膜電子研究院研發(fā)團(tuán)隊聯(lián)合成都辰顯光電有限公司，通過優(yōu)化CNT TFTs的柵介質(zhì)層和鈍化層，實現(xiàn)了針對顯示驅(qū)動應(yīng)用的性能指標(biāo)綜合優(yōu)化。采用HfO2/SiO2疊層作柵介質(zhì)、SiO2/Y2O3疊層作鈍化層的CNT TFTs，10 μm溝道長度器件的平均Ion為1.2 μA/μm，在Vds為-0.1 V時，Ion/Ioff在Vds為-0.1 V和-4.1 V時分別超過106和105，SS低至180 mV/dec，Vhyst低至0.5 V，并且?guī)缀鯖]有雙極性；2 μm溝道長度器件的平均Ion高達(dá)到16.4 μA/μm，代表了微米級溝道長度CNT TFTs最佳整體性能?；谶@些優(yōu)化的CNT TFTs，成功展現(xiàn)了對micro-LED像素的有效調(diào)制。

相關(guān)成果以題為“用于顯示器驅(qū)動應(yīng)用的碳納米管薄膜晶體管柵介質(zhì)層和鈍化層優(yōu)化”（Dielectric and Passivation Layer Optimization in Carbon Nanotube Thin-Film Transistors for Display Driving Applications）的論文，于2月23日在線發(fā)表于《Carbon》。山西大學(xué)先進(jìn)功能材料與器件研究院、山西北大碳基薄膜電子研究院研究生李樞、殷子論為共同第一作者。北京大學(xué)電子學(xué)院、碳基電子學(xué)研究中心、山西北大碳基薄膜電子研究院曹宇副研究員為通訊作者。成都辰顯光電有限公司為合作單位。

上述研究得到國家自然科學(xué)基金、山西省科技重大專項計劃“揭榜掛帥”項目等項目的資助。