东工大细野秀雄：自己的发明被全世界采用是最幸福的事情

作为用于驱动新一代平板显示器的TFT用材料，透明非结晶氧化物半导体IGZO（In-Ga-Zn-O）颇受关注。业界期待IGZO能够成为前所未有的驱动大屏幕高画质有机EL电视及液晶电视的材料。全球最早发现IGZO具有可在均一性极佳的非结晶状态下实现不逊于结晶状态的电子迁移率特性的是日本东京工业大学前沿技术研究中心＆应用陶瓷研究所教授细野秀雄。在2010年12月10日于北京举办的“2010年国际平板产业高峰论坛”的技术分科会上，细野秀雄教授将发表主题演讲。本站记者专程采访了细野教授，倾听了IGZO的发现过程以及对该材料的期待。（采访人：田中直树）

——透明非结晶氧化物半导体是怎样被发现的？

以前一直我进行玻璃等透明材料的研究。其间，自1993年起开始研究透明氧化物半导体材料。最初研究的是结晶材料。

同时，我对非结晶材料也怀有强烈兴趣。当时业界普遍认为，包括硅在内，“非结晶材料的电子迁移率比结晶材料要低3～4个数量级”。我觉得这种看法不对。我认为以硅为代表的共价键合性物虽然有这样的性质，但像素氧化物那样的离子结合性物质应该与此不同。

但问题是，离子结合性的物质很难形成非结晶状态。不过，我发现如果从气相材料开始制作的话，就比较容易形成非结晶状态。最初，只发现了1种令人感兴趣的材料。通过描绘这种材料的电子轨道，我发现“很可能有大量的非结晶的透明氧化物”。

当时的研究成果在1995年的国际会议上进行了发表，我指出了“存在着非结晶状态下也具有不逊于结晶状态下电子迁移率的物质”这一事实，并公布了这种物质的设计和制造方法。这是有关透明氧化物非结晶半导体的全球首次信息发布。然而遗憾的是，此次发布没有得到任何反响。因为当时是“非结晶硅的全盛期”。我也预想到了这种结果。另外，这些内容于1996年以论文的方式发表。之后，我用5～6年的时间完成了相关内容的理论化工作，有关成果在2002年进行了论文发表。

——请介绍一下目前受面板厂商关注的透明非结晶氧化物半导体IGZO是如何发现的。

要想作为TFT（薄膜晶体管）来使用，则必须是可对载体进行控制的物质。迁移率多少牺牲一些不要紧，但可随意转换成导电体或者绝缘体这一点至关重要。有一种电子迁移率较高、且作为透明导电氧化物也十分出色的代表性材料，这就是IZO（In-Zn-O）。然而，这种材料很难制成绝缘体，无法直接应用于 TFT。于是我想出了一个方法，即：掺入Ga（镓）后将其制成IGZO。掺入了Ga之后，电子迁移率会降至IZO的1/3，即便如此，仍可保证10cm2/Vs的迁移率。迁移率如果达到10cm2/Vs，作为显示器驱动用已足够。

IGZO的研究从单结晶开始。2003年，我在《科学》（Science）杂志上发表了有关单结晶IGZO的论文。当时的电子迁移率达到了100cm2/Vs。之后，我着手进行了非结晶IGZO的研究。最初，我只是将2003年发布的结晶IGZO转换到非结晶状态，但制成后一试，电子迁移率骤然降到了3cm2/Vs。我当时想要是能够实现10cm2/Vs的电子迁移率就写成论文发表，2个月后终于实现了这个目标。

我根据这一成果给《自然》（Nature）杂志写了一篇论文，马上被刊登了出来。这是全球首次有关可用于TFT的透明非结晶氧化物半导体IGZO的论文发表。由于该技术正好符合正在寻找以有机EL为代表的“新一代显示器”驱动用元件的面板厂商的需求，因此许多企业对此表现出极大关注。在上述论文发表之后，IGZO技术的发展对企业的贡献可以说非常大。

——12月10日，在北京举办的“中国·北京2010年国际平板显示产业高峰论坛（FPD International CHINA 2010/Summit and Seminar）”上，听说您将就非结晶氧化物半导体发表主题演讲？

在这项技术方面，没有从特定的企业接受过资助，所以包括日本企业在内，我对所有企业都一视同仁。不会因为是日本企业就给予优待。我的原则是，最努力的企业理所应当得到最大回报。不会因国家不同而区别对待。

之所以如此考虑，是因为希望这种材料能尽快被厂商采用。日本研发的基础技术能在全世界得到采用，这一点至关重要。尤其是显示器，它是随处可见的产品。如果了解到推动显示器发展的基础技术是日本人发明的晶体管的话，相信日本年轻人也会干劲倍增。如果没有此类技术的话，日本人便会失去动力。

作为材料专业的技术人员，自己发明的材料在全世界得到采用是最幸福的事情。所以，无论对哪家企业，我都会开放所有的技术。欢迎厂商采用我们发现的材料。如果该材料能因此而得到普及，那是最好不过的了。（记者：田中 直树）