金属氧化物薄膜晶体管因具备高迁移率、高透明度和低温制备兼容性等优点，在大面积电子、光电子和神经形态计算等研究领域受到持续关注。作为决定薄膜晶体管器件开关行为、功耗水平和电路匹配性的核心参数，阈值电压（V_TH）的可调控能力直接影响器件在多值逻辑、智能传感等场景中的应用深度。建立兼顾调控范围、稳定性与器件一致性的V_TH工程方法将引领新一代集成电路技术的发展。

图1. 阈值电压连续可调的图形化金属氧化物薄膜晶体管及其血糖浓度状态监测应用。

金属氧化物薄膜最突出的特征就是具有丰富的氧空位缺陷。针对连续多级V_TH调控的需求，学院杨再兴课题组提出了氧化物同质结调控策略：通过调节PVA掺杂比例与薄膜堆叠顺序，在薄膜晶体管沟道中构建出空间氧空位浓度梯度及内建电场，实现载流子分布的可控重构。基于该机制，制备的薄膜晶体管器件实现了宽范围V_TH调制，并成功构建高性能NMOS反相器。基于多级V_TH可调特性，器件实现了多阈值信号编码，并完成高准确度的四级血糖浓度状态监测。

图2. 阈值电压连续可调的图形化金属氧化物薄膜晶体管的工作机理。

相关研究结果以“Oxygen vacancy gradient enabled tunable threshold voltage of solution-processed metal oxide homojunction thin film transistors for blood glucose concentration monitoring”为题发表在《Nano Letters》（2026，26，4182）期刊上。学院为论文第一通讯单位，博士生李鹏升为论文第一作者，杨再兴教授为共同通讯作者。感谢湖南大学廖蕾教授、孟优教授，北京科技大学孙颖慧教授、韩国汉阳大学Sukjoon Hong教授的指导。工作得到了国家自然科学基金和山东省自然科学基金等项目的支持。

论文链接：https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.nanolett.6c00128