北大山西碳基薄膜研究院碳纳米管显示驱动突破

北京大学山西碳基薄膜电子研究院团队在碳纳米管薄膜晶体管(CNT TFTs)显示驱动领域取得突破性进展。通过优化栅介质层(HfO2/SiO2)和钝化层(SiO2/Y2O3)，显著提升了CNT TFTs的关键参数，包括开态电流、开关比、亚阈值摆幅和回滞电压等，实现了对micro-LED像素的有效调控。该研究成果已发表于《Carbon》期刊，为高性能、大面积碳纳米管显示技术应用奠定了坚实基础，并有望推动微型LED显示技术的进一步发展。

碳纳米管薄膜晶体管（CNT TFTs）凭借其大面积制备能力、高驱动电流、高迁移率（数十至数百cm²/（V∙s））以及简易的制造工艺，在显示像素驱动电路中展现出巨大应用潜力，尤其在新兴的微型发光二极管（micro-LED）显示技术领域。然而，以往研究多集中于单一指标优化，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）等关键参数的综合优化研究相对不足，尤其在大源漏电压（Vds）下，CNT TFTs的性能潜力未能得到充分发挥。

北京大学∙山西碳基薄膜电子研究院团队与成都辰显光电有限公司合作，通过优化CNT TFTs的栅介质层和钝化层，实现了面向显示驱动应用的综合性能提升。研究人员采用HfO2/SiO2叠层作为栅介质，SiO2/Y2O3叠层作为钝化层。实验结果表明，沟道长度为10 μm的器件平均Ion达到1.2 μA/μm；在Vds为-0.1 V时，Ion/Ioff分别在Vds为-0.1 V和-4.1 V时超过10⁶和10⁵；SS低至180 mV/dec，Vhyst低至0.5 V，且几乎无双极性现象；而沟道长度为2 μm的器件，平均Ion更是高达16.4 μA/μm，体现了微米级沟道长度CNT TFTs的最佳整体性能。基于这些改进后的CNT TFTs，团队成功验证了其对micro-LED像素的有效调控能力。

该研究成果以“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）为题，于2月23日在线发表于《Carbon》期刊。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、殷子论为论文共同第一作者；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参与合作。

本研究受到国家自然科学基金、山西省科技重大专项计划“揭榜挂帅”项目等资助。

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