我院阿布来提·阿布力孜教授团队在氧化物InAlO薄膜晶体管研究方面取得重要进展。研究成果以“Boosting the electrical performance and stability of InAlO thin-film transistors through dual-target co-sputtering method”为题，2026年8月27日发表于国际知名期刊《Applied Physics Letters》（影响因子3.8），新疆大学物理科学与技术学院为第一完成单位，学院2024级硕士研究生宫文斌为论文第一作者，通讯作者为阿布来提·阿布力孜教授。

研究背景/选题意义/研究价值：金属氧化物薄膜晶体管（TFTs）凭借其优异的性能，如高载流子迁移率、良好的透明度以及低温制备工艺，取代了传统的薄膜晶体管，从而推动了智能传感与柔性电子学等领域的技术进步。其中，In₂O₃作为一种n型金属氧化物半导体，具有极高的载流子浓度（N_e），使其成为高性能TFTs的理想沟道材料。然而，纯In₂O₃ TFTs中大量的氧空位（V_O）可能导致器件阈值电压（V_th）偏移及开关特性恶化。此外，这些器件稳定性不足，易导致器件性能下降。为解决这些问题，可采用掺杂改性策略引入氧键合元素，形成更稳定的化学键并提升器件稳定性。先前研究表明，传统掺杂方法难以在场效应迁移率与器件稳定性之间实现平衡。相比之下，双靶共溅射技术可通过调节射频功率与沉积时间来精确控制薄膜成分，从而调控薄膜的N_e值及其他缺陷。

主要研究内容：通过双靶共溅射技术调节In₂O₃与Al₂O₃双靶材的溅射功率来控制铝（Al）的掺杂比例。优化后的InAlO（PIn₂O₃ 35W-PAl₂O₃ 40W）TFT展现出优异的整体性能，包括μ_FE为36.23 cm²/Vs、Vth为0.3 V以及SS为233 mV/dec。此外，该器件在栅极偏压和光照射应力下均表现出良好的稳定性，其Vth偏移量分别仅为0.6 V/−0.8 V和1.8 V/−1.6 V。根据表征结果，适当的Al掺杂可降低薄膜表面粗糙度，并因Al-O键具有较高的键解离能而抑制VO的形成。能带结构分析表明，Al掺杂可拓宽E_g，这对改善器件的光学稳定性和开关特性具有积极作用。此外，椭圆偏振光谱分析表明，对共溅射功率的适当调控可调节浅施主态并减少深缺陷态，这对控制载流子浓度及提升InAlO TFT性能具有积极意义。

主要创新点：

1.利用共溅射技术合理调控器件掺杂组分比例，可便捷地控制成分变化并快速筛选出最优成分，从而避免了使用独立合金靶材的需要，降低研制靶材成本。

2.通过共溅射技术实现对InAlO器件中Al含量的阶梯式调控，从而改善载流子浓度，增强器件稳定性能。

受项目资助信息：本研究得到了中国科学技术部国家重点研发计划（项目编号：2022YFE0141500）提供的支持。

论文链接：https://doi.org/10.1063/5.0341750