本网讯(物理与材料科学学院)近期，我校物理与材料科学学院何刚教授课题组在锗基场效应器件界面调控、高迁移率薄膜晶体管构筑及逻辑电路应用探索方面取得系列进展。

在Ge MOSFET中，实现热力学稳定、无费米能级钉扎的新型高k栅与Ge-MOSFET器件，一直是微电子器件研究领域的前沿课题。何刚教授课题组基于ALD技术构筑了不同堆叠次序的Al2O3/HfO2的叠层栅，构筑了Ge-MOS原型器件。该研究工作将为锗材料替代硅材料，推动微电子技术进入非硅CMOS时代，继续延续摩尔定律发展提供了解决方案。 该成果以“Interface Chemistry and Dielectric Optimization of TMA-Passivated high-k/Ge Gate Stacks by ALD-Driven laminated Interlayer”为题发表在Applied Materials & Interfaces(https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.0c02963)。2017级硕士研究生王蝶为该文的第一作者，何刚教授为该论文的通讯作者。

此外，课题组基于环保的水溶液法制备了新型HfGdOx高k栅介质薄膜，构筑了低压驱动的In2O3/HfGdOx TFTs器件，表现出11.2 cm2 V-1 s-1的迁移率及4.1×106的开关比，并基于此构建了可用于逻辑电路的低压操作的反相器，其表现出高增益及良好的全摆幅特性。在此基础上，课题组利用Ca掺杂实现对沟道层氧化铟氧空位的有效调控，成功构筑InCaOx/HfGdOx 薄膜晶体管和高增益的反相器，足以驱动集成电路中的信号持续传播。此项工作对低温构筑低能耗柔性场效应器件的发展具有重要的指导意义和科学价值。此研究成果分别以“Eco-Friendly Fully Water-Driven HfGdOx Gate Dielectrics and Its Application in Thin Film Transistors and Logic Circuits” 和Performance Modulation in All-Solution-Driven InGaOx/HfGdOx Thin film Transistors and Exploration in Low-Voltage-Operated Logic Circuits为题发表在微电子器件领域顶尖期刊IEEE Transactions on Electron Devices (DOI:10.1109/TED.2019.2963224; DOI:10.1109/TED.2020.3012592)。

上述研究工作得到了国家自然科学基金及校内开放基金专项资金的经费支持，为学校“双一流”建设主学科方向“电子材料与器件集成”再添新成果。