我院电子信息系强蕾博士于2020年立项1项海南省高等学校科学研究重点项目（氧化铟及其薄膜晶体管迁移率特性与应用研究，Hnky2020ZD-21）。该项目以氧化铟为代表的透明氧化物是一种新型透明半导体功能材料，具有禁带宽、电阻率低和催化活性高等特点，被大量应用于气体传感器、催化剂以及光电行业等高新技术领域和军事领域。同时，有着高透过率等优点的氧化铟薄膜晶体管也在显示界备受青睐。本项目拟通过分析氧化铟中内部载流子运输机制，研究氧化铟迁移率特性，明确迁移率特性与材料本身的相关性，提出氧化铟的缺陷表征及工艺评价方法。在此基础上，结合实验研究和理论分析，对氧化铟薄膜晶体管的结构、参数与物理效应之间的关系进行表征；为相关的电路设计和仿真提供应用支持，并可应用于氧化铟薄膜晶体管的性能表征与评价。
经过三年多研究，项目取得了比较丰富的成果，并于2023年顺利结项。该项目本项目通过分析氧化铟及其薄膜晶体管中内部载流子运输机制，形成了缺陷态及迁移率的提取方法，并给出了相应材料性能表征与质量评价方法。具体研究成果包括：分析了氧化铟中导电机制及其影响因子，建立了氧化铟缺陷态的表征方法，提取了材料缺陷态密度；研究了氧化铟内散射机制，基于散射理论，研究了不同条件下迁移率的影响机制，给出了氧化铟中迁移率表征方法；建立了氧化铟薄膜晶体管迁移率的物理解析模型，定量描述了不同应力条件下器件的迁移率，形成了工艺评价方法。通过该项目的研究，发表了 7 篇论文，其中 SCI 2 篇，北大核心 1 篇。主要的科学发现和创新之处包括：
(1)研究了氧化铟器件中缺陷态的提取与表征方法。以缺陷态表征为基础，定性评价了器件在常规、极端环境下电学性能的退化，揭示了
器件及材料性能的退化规律，形成了工艺评价与优化方法。
(2)对影响电子输运的几种散射机制进行了研究并提出了相应的迁移率模型，为实际的器件结构和性能优化提供了参考，对于器件的设计和制备具有重要的意义。
(3)研究了器件电流影响机制，考虑了缺陷态与寄生电阻等二级效应的影响，构建了电流的物理解析模型，突破了目前采用 MOS 器件的电流模型与拟合参数描述电流的技术局限，为评价氧化铟器件可靠性提供了依据。
(4)通过系统分析氧化铟器件的不稳定性，建立了器件性能退化模型和寿命预测模型，可应用于对氧化铟器件电路的性能退化进行仿真和预测。
随着氧化铟透明半导体在实际电子电路中的广泛应用，对用于薄膜器件电路仿真、结构优化及制备工艺控制等领域器件模型的需求也变得越来越迫切。材料及器件物理模型是影响电路设计的关键一环，在电路仿真中，需要准确而有效的集约模型。该项目的研究，考虑了器件在电路中的实际应用环境，研究了透明氧化物及其 TFT 的迁移率模型，有助于更好地理解器件的退化和失效机制，为器件工艺的改善提供了理论依据，从而较高效地促进电路性能的提升。换而言之，通过该项目分析氧化铟及其薄膜晶体管特性，对其模型展开研究，有助于更好地进行电路仿真，预测电路性能，缩短研发周期，对实际电子产品的制造大有裨益。
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