近日，电子科技大学基础与前沿研究院教授刘奥与物理学院研究员朱慧慧在国际顶尖学术期刊《自然（Nature）》上发表论文，该项研究首创高迁移率稳定的非晶P型（空穴）半导体器件，突破该领域20余年的研究瓶颈，将进一步推动现代信息电子学和大规模互补金属氧化物半导体（CMOS）技术的发展。据悉，该成果由电子科技大学和韩国浦项科技大学共同合作完成。

半导体是培育新质生产力的重要赛道，事关高水平科技自立自强。相比于多晶半导体，非晶体系具有低成本、易加工、高稳定性以及大面积制造均匀等优势。然而，传统的非晶氢化硅因电学性能不足而急需探索新材料。同时，目前研发性能相当的非晶P型半导体面临着重大挑战，严重阻碍了新型电子器件研发和大规模N-P互补金属氧化物半导体（CMOS）技术的发展。比如，传统氧化物半导体因其特性导致空穴传输效率极差，难以满足应用需求。科研人员因此投入大量精力开发新型非氧化物P型半导体，但目前这些新材料只能在多晶态下展现一定的P型特性。此外，这些材料还存在稳定性和均匀性等固有缺陷，且难以与现有工业制程工艺兼容。

在过去20余年里，领域科研人员不断尝试实现高空穴迁移率的P型氧化物基半导体，但收效甚微。这也导致领域专家普遍认为，实现高性能的非晶P型半导体和CMOS器件是一项“几乎不可能完成的挑战”。而此次研究中，该研究团队提出了一种新颖的碲(Te)基复合非晶P型半导体设计理念，并采用工业制程兼容的热蒸镀工艺实现了薄膜的低温制备，证明了在高性能、稳定的P沟道TFT器件和CMOS互补电路中的应用可行性。

据了解，这些器件展现了良好的偏置应力和环境稳定性，以及晶圆尺度的均匀性。该碲基材料体系在性能上远优于已报道的其他新兴非晶P型半导体材料，并展现出卓越的经济性、稳定性、可扩展性和加工性，其制备工艺与工业生产线和后端集成技术完美兼容。同时，为设计新一代稳定的非晶P型半导体材料带来了新的启发。这项研究将开启P型半导体器件的研究热潮，并在建立商业上可行的非晶P沟道TFT技术和低功耗CMOS集成器件迈出了重要一步。（王李科）

供图：电子科技大学