北京大学∙山西碳基薄膜电子研究院在用于显示像素驱动的碳纳米管薄膜晶体管研究中取得重要进展

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（I_on）、开关比（I_on/I_off）、亚阈值摆幅（SS）、回滞电压（V_hyst）和双极性（I_{on_n}/I_off）等多个关键参数综合优化研究有限，特别是在大源漏电压（V_ds）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I_on为1.2 μA/μm，在V_ds为-0.1 V时，I_on/I_off在V_ds为-0.1 V和-4.1 V时分别超过10⁶和10⁵，SS低至180 mV/dec，V_hyst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I_on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。北京大学碳基电子学研究中心、电子学院、山西北大碳基薄膜电子研究院、山西大学先进功能材料与器件研究院曹宇研究员为通讯作者。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。

原文连接：https://doi.org/10.1016/j.carbon.2025.120154