碳纳米管薄膜晶体管（CNT TFTs）具有可大面积制备、高驱动电流、高迁移率（几十至上百cm2/(V∙s)）、制造工艺简单等优势，在显示像素驱动电路中展现出巨大的潜力，尤其是在新兴微型发光二极管（micro-LED）显示技术中。前期研究大多只关注个别指标优化，但对于开态电流（Ion）、开关比（Ion/Ioff）、亚阈值摆幅（SS）、回滞电压（Vhyst）和双极性（Ion_n/Ioff）等多个关键参数综合优化研究有限，特别是在大源漏电压（Vds）下，未能充分发挥CNT TFTs的性能潜力。
北京大学∙山西碳基薄膜电子研究院研发团队联合成都辰显光电有限公司，通过优化CNT TFTs的栅介质层和钝化层，实现了针对显示驱动应用的性能指标综合优化。采用HfO2/SiO2叠层作栅介质、SiO2/Y2O3叠层作钝化层的CNT TFTs，10 μm沟道长度器件的平均Ion为1.2 μA/μm，在Vds为-0.1 V时，Ion/Ioff在Vds为-0.1 V和-4.1 V时分别超过106和105，SS低至180 mV/dec，Vhyst低至0.5 V，并且几乎没有双极性；2 μm沟道长度器件的平均Ion高达到16.4 μA/μm，代表了微米级沟道长度CNT TFTs最佳整体性能。基于这些优化的CNT TFTs，成功展现了对micro-LED像素的有效调制。
相关成果以题为“用于显示器驱动应用的碳纳米管薄膜晶体管栅介质层和钝化层优化”（Dielectric and Passivation Layer Optimization in Carbon Nanotube Thin-Film Transistors for Display Driving Applications）的论文，于2月23日在线发表于《Carbon》。山西大学先进功能材料与器件研究院、山西北大碳基薄膜电子研究院研究生李枢、殷子论为共同第一作者。北京大学电子学院、碳基电子学研究中心、山西北大碳基薄膜电子研究院曹宇副研究员为通讯作者。成都辰显光电有限公司为合作单位。
上述研究得到国家自然科学基金、山西省科技重大专项计划“揭榜挂帅”项目等项目的资助。
