科研动态

研究团队开发出可用于薄膜电子器件的高性能环保铜铟硒纳米材料

来源: 时间:2021-12-01

  薄膜场效应晶体管(Thin Film Field-effect Transistor)作为众多柔性电子系统的一个基本器件单元,受到了广泛的关注和研究。相比基于多晶硅和单晶硅的FET制造技术,胶体纳米晶体作为一种新兴的半导体材料,由于其优异的光电特性和低成本的制备工艺,在薄膜电子器件具有广泛的应用前景。然而迄今为止,大多数高性能含镉和铅的硫族化物半导体纳米材料,由于毒性重金属元素的存在严重限制了这类材料的应用。

  针对以上问题,省科学院半导体所新型显示团队围绕新型高性能环境友好型I-III-VI族半导体纳米材料体系,利用一种简单高效的液相胶体合成和配体交换方法,制备出了高性能无重金属元素的铜铟硒(CuInSe2)纳米材料。研究人员通过将CuInSe2纳米晶体的长链表面配体替换为金属-硫化物无机短链配体,减少了带隙内陷阱态产生,避免了材料本征载流子浓度的降低。利用简单的旋涂和低温退火工艺将其应用于薄膜场效应晶体管和集成电路,得到了优异的电学性能,为设计及制造低成本,高性能,大面积,环境友好型纳米薄膜电子器件提供了一种新颖的研究策略与方法。

  相关研究成果以封面文章发表在国际权威期刊《Chemistry of Materials》,省科学院半导体所庞超博士为论文第一作者,学科带头人龚政博士为通讯作者。该研究工作得到了中国博士后科学基金,广东省基础与应用基础研究基金,省重大专项和佛山科技创新资金的资助。

  图1 CuInSe2纳米材料合成及薄膜器件制备过程

  图2 采用CuInSe2制造的薄膜器件结构与性能

  论文信息:Pang, C., Hu, S., Guo, C., Wang, J., Zou, S., Pan, Z., ... & Gong, Z. (2021). High-Performance Inorganically Connected CuInSe2 Nanocrystal Thin-Film Transistors and Integrated Circuits Based on the Solution Process of Colloidal Synthesis, Ligand Exchange, and Surface Treatment. Chemistry of Materials.


封面文章

  论文链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.chemmater.1c02877

  省科学院半导体所/供稿)

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