通过空气中液态金属打印制备的高迁移率铟原生氧化物晶体管
材料科学
2026-04-09 v1
摘要
氧化物半导体已成为晶体管中常见的沟道材料，并有望用于下一代电子器件，然而实现高迁移率通常需要昂贵的真空技术。在此，我们通过环境空气液态金属打印（LMP）在低温（250 {\deg}C）下制备的超薄（5纳米）铟原生氧化物（InOx），被用作场效应晶体管（FET）中的半导体沟道。研究发现，所制备的 InOx 为多晶结构，具有贯穿薄膜厚度的大尺寸横向晶粒。采用传输线法（TLM）配置的 InOx FET 展示了高达 125 cm2 V-1 s-1 的电导迁移率（uCON），对接触电阻的系统分析证实了其沟道长度缩放的潜力。与原子层沉积（ALD）栅介质集成进一步揭示了其优异的兼容性，例如，与 HfO2 集成的 InOx FET 表现出 107 cm2 V-1 s-1 的高场效应迁移率（uFE）、大于 107 的开关电流比（ION/IOFF）、204 mV dec-1 的亚阈值摆幅（SS）、小于 10-6 A cm-2 的栅极漏电流，并在 104 次耐久性循环中保持稳定性能而无退化。采用制造后的氧等离子体处理以实现增强模式操作，并演示了耗尽型负载反相器，其电压增益达到 69.8 V/V。这些结果表明，LMP InOx 作为半导体沟道在用于下一代氧化物电子学的高性能和低功耗晶体管中具有巨大潜力。
引用
@article{arxiv.2604.06656,
title = {High-Mobility Indium Native Oxide Transistors via Liquid-Metal Printing in Air},
author = {Shi-Rui Zhang and Sanjoy Kumar Nandi and Felipe Kremer and Shimul Kanti Nath and Wenzhong Ji and Thomas Ratcliff and Li Li and Nicholas J. Ekins-Daukes and Teng Lu and Yun Liu and Robert Glen Elliman},
journal= {arXiv preprint arXiv:2604.06656},
year = {2026}
}
备注
ACS Applied Materials & Interfaces, Accepted