相比于多晶半導體，非晶體系具有諸多優勢，如低成本、易加工、高穩定性以及大面積制造均勻等。然而，傳統的非晶氫化硅因電學性能不足而急需探索新材料。自2004年首次基于非晶N型（電子）銦鎵鋅合金氧化物薄膜晶體管（TFT）報道以來（Nature 432, 488, 2004），極大推動了半導體電子學和新一代信息顯示技術的發展。然而，目前研發性能相當的非晶P型半導體面臨著重大挑戰，嚴重阻礙了新型電子器件研發和大規模N-P互補金屬氧化物半導體（CMOS）技術的發展。傳統氧化物半導體因高局域態價帶頂和自補償效應，導致空穴傳輸效率極差，難以滿足應用需求�？蒲腥藛T因此投入大量精力開發新型非氧化物P型半導體，但目前這些新材料只能在多晶態下展現一定的P型特性。此外，這些材料還存在穩定性和均勻性等固有缺陷，且難以與現有工業制程工藝兼容。在過去二十余年里，領域科研人員不斷改進和優化“價帶軌道雜化理論”，嘗試實現高空穴遷移率的P型氧化物基半導體，但收效甚微。這也導致領域專家普遍認為，實現高性能的非晶P型半導體和CMOS器件是一項“幾乎不可能完成的挑戰”。電子科技大學基礎與前沿研究院劉奧教授和物理學院朱慧慧研究員首創高遷移率穩定的非晶P型（空穴）半導體器件，突破該領域二十余年的研究瓶頸，將進一步推動現代信息電子學和大規�；パa金屬氧化物半導體（CMOS）技術的發展。相關成果發表在Nature上。該成果由電子科技大學和韓國浦項科技大學共同合作完成。論文第一單位為電子科技大學基礎與前沿研究院，劉奧教授為論文第一作者和通訊作者，電子科技大學物理學院朱慧慧研究員和韓國浦項科技大學的Yong-Young Noh教授為論文共同通訊作者。
圖1. 新型非晶碲（Te）基復合半導體的結構和能帶解析。
本研究提出了一種新穎的碲(Te)基復合非晶P型半導體設計理念，并采用工業制程兼容的熱蒸鍍工藝實現了薄膜的低溫制備，證明了在高性能、穩定的P溝道TFT器件和CMOS互補電路中的應用可行性。通過理論分析，揭示了由碲5p軌道組成的高分散價帶頂和淺能級受體態，為非晶體系下足量的空穴摻雜和有效空穴傳輸奠定了重要基礎（圖1）。此外，進一步的研究表明，硒合金化處理可以有效調節空穴濃度，實現了場效應空穴遷移率達到15cm2/Vs和電流開關比約為107的高性能P溝道TFT器件。這些器件展現了良好的偏置應力和環境穩定性，以及晶圓尺度的均勻性（圖2）。該碲基材料體系在性能上遠優于已報道的其他新興非晶P型半導體材料，并展現出卓越的經濟性、穩定性、可擴展性和加工性，其制備工藝與工業生產線和后端集成技術完美兼容。圖2. 基于新型非晶碲（Te）基復合半導體的器件分析。四、總結與展望：
這種復合相策略為設計新一代穩定的非晶P型半導體材料帶來了新的啟發。這項研究將開啟P型半導體器件的研究熱潮，并在建立商業上可行的非晶P溝道TFT技術和低功耗CMOS集成器件邁出了重要的一步。