张永晖博士在薄膜晶体管器件缺陷领域取得新进展
长久以来，晶体中的缺陷普遍被视为瑕疵或不完美之处，人们普遍认为它们会对半导体器件的性能产生不利影响。因此，研究者们一直致力于提升晶体质量，力求最大限度地减少这些缺陷。然而，近期我院张永晖博士与松山湖材料实验室的联合研究揭示了一个全新的视角：在深入探究缺陷性质的基础上，半导体器件中的缺陷实际上能够“变废为宝”，开发出前所未有的新功能。
一、β-Ga2O3/SiO2 TFT的界面缺陷与高性能探测器
二氧化硅（SiO2）是当今硅基半导体工艺中重要的介质层材料，SiO2与β-Ga2O3之间形成的导电沟道决定着场效应晶体管（FET）的器件性能。张永晖等人采用光激发电荷收集光谱（PECCS）对β-Ga2O3/SiO2 薄膜晶体管（TFT）的界面缺陷态密度（DOS）进行了定量的测定，并将界面缺陷用于实现宽光谱和高响应度的光电探测器中。该工作近期以《Probing interfacial states in β-Ga2O3/SiO2 TFTs for high-response broad-band photodetection》为题发表于Applied Physics Letters期刊上，并被选为“Editor’s Pick”文章推广，我院张永晖博士为论文首位作者，山东理工大学为论文通讯单位。
文章链接：https://doi.org/10.1063/5.0238245
图1 PECCS测试结果以及界面缺陷态密度分布图
二、β-Ga2O3/SiO2 TFT的边界陷阱及非易失性光电存储器
边界陷阱是SiO2中的一种常见三价缺陷中心，是一种深能级的空穴陷阱态。张永晖等人提出一种能够实现非易失性光电存储的新方法，即把在β- Ga2O3中光生的空穴存储在SiO2的边界陷阱中，让电子和空穴分隔开，以便延长载流子的寿命，采用该方法实现的光电存储器可实现超过10年的数据存储时间。研究内容受到中国科学网，MIT科技评论，deeptech深科技等多家科技媒体的报道。相关研究以《Border Trap-Enhanced Ga2O3 Nonvolatile Optoelectronic Memory》为题发表在Nano Letters期刊上，我院张永晖博士为论文首位作者，山东理工大学为论文第一单位。
文章链接：https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.4c04235
科学网报道：https://news.sciencenet.cn/htmlnews/2024/11/534386.shtm
MIT科技评论报道（封面）：https://www.mittrchina.com/news/detail/14082
Deeptech深科技报道：https://mp.weixin.qq.com/s/-6WqkfSZlGX5pR0ARnk1Cw
图2 “O3≡Si⋯”配置的E’中心形成一个较大的深空穴陷阱，成为非易失性存储的关键
图3 科学网报道
图4 MIT科技评论封面报道
