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储能系统技术 储能系统 ★ 5.0

通过氩等离子体调控溶液法制备的无稀有金属非晶氧化物源极栅晶体管的费米能级

Fermi Energy Tuning of Solution-Processed Rare-Metal-Free Amorphous Oxide Source-Gated Transistors via Argon Plasma

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中文摘要

随着对可持续、低功耗电子产品的需求持续增长,满足新兴技术需求的更简单制造技术和兼容材料变得愈发紧迫。由薄膜晶体管和肖特基二极管组成的源极栅控晶体管(SGT)因其高增益和低工作电压,已成为低功耗电子产品的理想选择。SGT能在低电压下实现稳定电流,这是节能设备的一项关键特性。本研究首次报道了一种以溶液法制备的非晶氧化锡(IV)作为沟道材料来实现SGT的新方法,该方法通过选择性地进行氩等离子体处理,借助引入氧空位和缺陷来调节其费米能级和功函数,从而无需使用特殊的肖特基源极金属。我们还探究了不同肖特基接触长度(SCL)对器件性能的影响,展示了一种优化电学特性的可调策略。这些发现为低功耗电子产品的发展开辟了新途径,对可持续技术的未来具有重要意义。

English Abstract

As the demand for sustainable, low-power electronics continues to grow, simpler fabrication techniques and compatible materials that meet the needs of emerging technologies are becoming more imperative. Source-gated transistors (SGTs) that consist of thin-film transistors and a Schottky diode have become exceptional candidates for low-power electronics due to their high gain and low operating voltages. SGTs achieve stable current at low voltages—an essential characteristic for energy-efficient devices. This study is the first to report a novel method of realizing SGTs by using solution-processed amorphous tin (IV) oxide as the channel material, where argon plasma treatment is applied selectively to modulate its Fermi energy and work function through the induction of oxygen vacancies and defects. Hence, eliminating the need for specialized Schottky source metals. We also explore the impact of varying Schottky contact lengths (SCLs) on the device performance, demonstrating a tunable strategy for optimizing electrical characteristics. These findings open new pathways for the development of low-power electronics, offering significant implications for the future of sustainable technology.
S

SunView 深度解读

从阳光电源的业务视角来看,这项基于溶液法制备的源栅极晶体管(SGT)技术具有重要的战略意义。该技术通过氩等离子体处理调控氧化锡薄膜的费米能级,实现了无需稀有金属的低功耗晶体管制造,这与我们在光伏逆变器和储能系统中追求高效率、低成本的核心目标高度契合。

在光伏逆变器领域,该技术的低电压工作特性和高增益特点可显著降低功率转换电路中的控制芯片能耗,提升系统整体效率。特别是在分布式光伏和户用储能系统中,这类低功耗电子器件能够减少待机损耗,延长系统寿命。溶液法制备工艺相比传统真空镀膜技术成本更低、工艺更简单,符合我们降低BOM成本、提升产品竞争力的需求。

从储能系统的电池管理系统(BMS)角度,SGT技术的稳定低压电流输出特性对精确的电池状态监测和管理至关重要。无稀有金属的材料体系也呼应了供应链安全和可持续发展的战略考量,能够降低对关键原材料的依赖风险。

然而,该技术目前仍处于实验室阶段,面临的主要挑战包括:溶液法工艺的大规模量产稳定性、器件长期可靠性验证、以及与现有CMOS工艺的兼容性问题。从技术成熟度来看,距离工业化应用尚需3-5年的开发周期。

建议阳光电源保持对该技术的跟踪关注,可考虑与相关研究机构建立合作,探索在低功耗电源管理芯片等特定应用场景的预研,为下一代高效能源转换设备的技术储备奠定基础。