APL 2018年第四期刊发我实验室MO-TFT光电效应最新研究成果

2018年2月，国际权威期刊Applied Physics Letters第四期刊登了我实验室在金属氧化物TFT光电效应方面的最新研究成果：

“Nonlinear photocurrent-intensity behavior of amorphous InZnO thin film transistors”

（论文链接：http://aip.scitation.org/doi/10.1063/1.5011687）。

作为最有希望应用于下一代大尺寸平板显示的有源器件，非晶金属氧化物薄膜晶体管（Metal Oxide Thin-Film Transistor，MO-TFT）被广泛研究。同时，MO-TFT光电特性独特，适合于光电探测领域的应用。氧化铟锌（IZO）TFT由于其较窄的禁带宽度和较高的氧空位浓度，对可见光的响应强烈。IZO TFT用于图像传感具有暗电流小，响应度高，集成度高等优点。对于光电器件而言，光电流与光功率的关系的研究很有必要。

在常规的光电导和光电二极管器件中，光电流随光功率的增加一般呈线性增加或逐渐趋于饱和的趋势。而氧化物TFT中，随光功率增加，光电流增长非线性较严重。该研究发现，氧化物TFT中光电流与光功率的关系和光子能量有关：在光子能量大于IZO禁带宽度的光照下，在较大的光功率范围内光电流正比于光功率的γ次方（γ>1）;在光子能量小于IZO禁带宽度时，低光功率下光电流正比于光功率的γ次方（γ>1），高光功率下光电流和光功率呈指数关系。该论文对这种现象进行了解释，认为在光子能量大于IZO禁带宽度的光照下，光生电流主要由源端势垒降低带来的热电子发射决定的。而在光子能量小于IZO禁带宽度的光照下，光生电流在低光功率下是由热电子发射电流决定的，而高光功率下，源端势垒变薄带来的隧穿电流占主导，导致了电流的急剧增加。该研究结果适用于所有的氧化物TFT，对氧化物TFT光电流-光功率关系的分析有助于进一步理解和提高其光电特性及其在未来探测领域的应用。

该论文的第一作者为博士生卢慧玲，共同作者还有周晓梁，梁婷，张乐陶和张盛东老师。该项研究是在深圳TFT与先进显示重点实验室完成，受NSFC (61504003)和NSFC(61774010)项目的支持。

Energy band diagram of the a-IZO layer near the source side under (a) dark, (b) blue light, (c) green or red light at low P, and (d) green or red light at high P. The dashed line represents the band position under dark conditions and the solid line represents the band position under illumination.

Photocurrent versus optical power at VGS = −20 V and VDS = 10 V under blue, green, and red light conditions.