氧化物薄膜具有高透明度、高迁移率、高稳定性及低制备成本等优点，在当今蓬勃发展的平面显示、太阳能、柔性透明电子器件等产业具有广泛应用。例如Sn掺杂In2O3（ITO）是首选透明电极材料，其市场份额占比超过90%。在全球市场中，ITO核心技术长期被把持在日本和韩国等企业手中。我国每年ITO靶材消耗量超过1千吨，而国内生产能力不足，50%左右的需求依赖进口。大尺寸ITO靶材的生产更是被列为我国35项卡脖子技术之一。另一方面，基于氧化铟镓锌（IGZO）的薄膜晶体管（TFT）是新一代超高清、大尺寸LCD和柔性OLED显示的首选驱动面板。近年来，我国京东方、中电熊猫等企业陆续投入巨额资金建立IGZO-TFT 生产线。然而氧化物半导体也面临如下瓶颈：
1. 高昂的铟原材料价格导致ITO成本飙升。
2. IGZO-TFT存在光照下负栅压应力稳定性不足，迁移率普遍低于30 cm2V-1S-1等问题，限制其在柔性OLED显示、3D高清显示的应用。
3. 当前大部分的氧化物半导体都是N-型，缺乏与之匹配的P-型，极大制约着P-N异质结二极管、互补型CMOS反相器等器件的研发。
图(a)为透明导电氧化物在手机触摸屏和透明电子器件的应用；图(b)和图(c)为In2O3的电子结构和表面所观测到的二维电子气现象
本研究面向显示产业面临的实际问题，拟开发一系列高迁移率的新型氧化物半导体薄膜和TFT器件，助力下一代高分辨率、高稳定性显示技术的发展。研究内容包括：
（1）发展高透明度、高导电性的Mo掺杂In2O3（IMO）靶材合成及薄膜制备工艺。IMO预期比现有ITO薄膜节省一半的原材料成本。
（2）利用基于同步辐射的光电子能谱和光谱技术，研究氧化物半导体带隙内缺陷态起源及消除策略；通过能带、掺杂、界面调控等策略，获得高迁移率的氧化物半导体材料和TFT器件。
（3）氧化物价带顶部O 2p6电子态的强局域化，是限制P-型氧化物半导体迁移率提升的关键因素。我们从优化氧化物空穴输运的能带结构出发，通过引入过渡金属d轨道或离散性强的s2电子态与O 2p轨道进行耦合，以增强价带顶的色散，降低空穴有效质量, 提高迁移率，从而实现高性能的P-型氧化物半导体的开发以及器件的构建。
图(a)钙钛矿结构LaCrO3的电子结构；图(b)由N-型SrTiO3和P-型LaCrO3组成的全透明PN节；图(c)和图(d)，由N-型SrTiO3和P-型NiO组成的全透明PN结
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