【器件论文】基于 F 掺杂的 β-Ga₂O₃ 沟道在硅片上的高功率工作神经形态晶体管

        由韩国亚洲大学的研究团队在学术期刊 Journal of Alloys and Compounds 发布了一篇名为High power operating neuromorphic transistor based on F-doped β-Ga₂O₃ channel on Si wafers（基于 F 掺杂的 β-Ga₂O₃ 沟道在硅片上的高功率工作神经形态晶体管）的文章。

摘要

        超薄金属氧化物薄膜晶体管（TFT）的进步为高性能电子学开辟了新途径，尤其在超越传统大面积电子学应用的领域。本文报道了在硅衬底上制备厚度仅 10 nm 厚的 F 掺杂 β-Ga₂O₃ 沟道 TFT，展现其在高功率电子学和类脑计算中的应用潜力。该 n 型场效应晶体管（FET）展现出卓越的导通比（约 105）、低至 90mV dec⁻¹ 的亚阈值摆幅（SS）以及 0.23 cm² V⁻¹ s⁻¹ 的电子迁移率。器件在 15.5V 阈值电压下保持稳定运行，表明其具备优异的电学适应性。X 射线光电子能谱（XPS）、开尔文探针力显微镜（KPFM）及密度泛函理论（DFT）分析证实 F 元素掺入显著减少氧空位并提升导电性。此外，该薄膜晶体管展现出突触行为特征，包括成对脉冲促进效应（PPF）、长时程增强（LTP）及长时程抑制，使其成为神经形态系统的理想候选材料。本研究揭示了 F 掺杂 β-Ga₂O₃ 作为新型多功能器件材料的潜力，跨越了高性能电力电子设备与节能型类脑计算之间的技术鸿沟，为人工智能硬件创新开辟了新路径。

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2025.183267