高性能钆铝锌氧薄膜晶体管的制备

本文研究并制备了钆铝锌氧薄膜和以钆铝锌氧为有源层的薄膜晶体管。钆铝锌氧薄膜材料的光致发光光谱和透过率说明钆铝锌氧薄膜在透明显示方向的应用潜力。透射电子显微镜揭示了钆铝锌氧薄膜的非晶态微观结构。钆铝锌氧薄膜晶体管显示了良好的转移特性和输出特性。器件开关比大于10~5、饱和迁移率约为10cm~2·V~(-1)·s~(-1)。实验结果表明,钆铝锌氧薄膜可用作氧化物薄膜晶体管的有源层材料;钆铝锌氧薄膜晶体管可作为像素电路的驱动器件。     

溅射法制备钇掺杂铟锌氧薄膜和器件特性研究王丹丹,王卿璞*,王汉斌,张锡健,武丽伟,李福杰,袁帅中国,济南,山东大学物理学院

室温下,采用射频磁控溅射法分别在钠钙玻璃和P型硅衬底上制备了不同厚度的钇掺杂铟锌氧薄膜。研究了薄膜的结构形貌和光学特性。以P型硅为栅极制备了底栅结构的YIZO薄膜晶体管,并研究了器件的输出和转移特性。研究发现,室温下制备的所有Y掺杂IZO薄膜均为非晶结构,YIZO薄膜晶体管均为n沟道耗尽型器件。有源层厚度为20nm的器件的开关电流比超过105,亚阈值摆幅为2.20 V/decade,阈值电压为-1.0V, 饱和迁移率为0.57 cm2/ V·s。     

顶栅共面结构非晶氧化物薄膜晶体管的低成本制备及性能研究

将溶液法制备的不含镓的非晶InAlZnO薄膜和有机聚甲基丙烯酸甲酯薄膜分别作为沟道层和介质层,制备了顶栅共面结构的非晶氧化物薄膜晶体管(TFT)器件,探讨了沟道层中Al含量对器件性能的影响。结果表明：Al对InZnO薄膜中氧空位的形成能起到一定抑制作用,增加Al含量即可降低沟道层中的电子载流子浓度,使得InAlZnO TFT器件阈值电压正向移动、关态电流减小,以有利于器件开关比的提升。此外,基于沟道层中Al含量的调整可通过优化沟道层/介质层界面状态来促进器件阈值电压滞回稳定性的提升。当沟道层中Al含量为30%时,制备的器件具有最佳综合性能。     

浸渍提拉法制备有机介质层铝铟锌氧薄膜晶体管

利用溶液法的浸渍提拉工艺制备了以有机聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)为介质层、非晶铝铟锌氧化物(a-AIZO)为沟道层的顶栅共面结构薄膜晶体管(TFT),研究了沟道层退火温度对TFT性能的影响机理。结果表明:较低退火温度(如300和350℃)下处理的沟道层中存在未彻底分解的金属氢氧化物,其以缺陷态形式存在于TFT沟道层内或沟道层/介质层界面处,对导电沟道中电子进行捕获或散射,劣化TFT的迁移率、电流开关比以及亚阈值摆幅。综合来看,退火温度高于400℃下制备的a-AIZO适用于TFT器件的沟道层,相应的器件呈现出较高的迁移率(大于20cm2/(V·s))、较低的亚阈值摆幅(小于0.5V/decade)以及高于104的电流开关比。     

基于PSSNa的平面侧栅型氧化物双电层薄膜晶体管

双电层薄膜晶体管(EDLTs)凭借其低电压、多栅调控以及对神经突触的模拟而备受关注.为了实现一种基于聚电解质的新型平面侧栅结构的EDLTs,采用磁控溅射制备的氧化铟镓锌(IGZO)沟道和氧化铟锌(IZO)电极,试验了三种不同的聚电解质作为栅介质.发现聚苯乙烯磺酸钠(PSSNa)可以作为栅介质材料实现器件的良好工作.由于...     

基于喷墨打印的In2 O3/IGZO TFT的电学性能

利用喷墨打印技术制备了非晶铟镓锌氧化物(IGZO)薄膜、铟氧化物(In_2O_3)薄膜和性能明显改善的双层In_2O_3/IGZO异质结沟道薄膜,研究了薄膜的物理与电学特性。结果表明,喷墨打印制备的金属氧化物薄膜具有较高的光学透过率与较低的表面粗糙度;嵌入的In_2O_3层薄膜能减小IGZO与In_2O_3间的界面缺陷,明显提高In_2O_3/IGZO薄膜晶体管(TFT)的性能及其偏压稳定性。随着IGZO中In含量的增加,载流子浓度升高,器件的迁移率增大,但In_2O_3与IGZO间能级势垒会逐渐降低,最后导致难以控制关态电流和阈值电压,因此,适当调整In的比例有利于获得较高器件性能的In_2O_3/IGZO异质结沟道TFT。     

采用不同透明电极的非晶铟镓锌氧化物薄膜晶体管

采用透明材料ITO和AZO为源漏电极,在室温下利用射频磁控溅射方法制作了底栅结构的非晶铟镓锌氧化物薄膜晶体管。实验发现,制备的薄膜晶体管均表现出了良好的开关特性。其中采用AZO为电极的薄膜晶体管的场效应迁移率为1.95cm2/V.s,开关比为4.53×105,在正向偏压应力测试下,阈值电压的漂移量为4.49V。     

KH550-GO复合栅介质低压氧化物薄膜晶体管

采用旋涂法制备硅烷偶联剂-氧化石墨烯(KH550-GO)新型复合栅介质薄膜,由于栅介质层和沟道层界面处明显的双电层效应,单位面积电容高达2.18×10~(–6)F/cm~2。通过自组装法,借助磁控溅射仪,仅需一次掩膜,即可同时生成晶体管的沟道与源漏电极。利用半导体参数分析仪在室温黑暗的条件下测量该晶体管的电学特性,结果表明,KH550-GO栅介质氧化物薄膜晶体管具有优良的电学性能,其工作电压仅为2 V、饱和电流为580μA、亚阈值摆幅108 m V/dec、开关比4×10~7、场效应迁移率16.7 cm~2·V~(-1)·s~(-1)。     

氧分压对射频溅射制备ZTO沟道层的薄膜晶体管器件性能的影响

以锌锡氧化物(ZTO)薄膜作为沟道层,聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)薄膜作为介质层低温(100℃)制备了顶栅共面结构的薄膜晶体管(TFT),并研究了ZTO沟道层成膜过程中氧分压对器件性能的影响。结果表明,ZTO沟道层具有稳定的非晶结构、较高的可见光透明性(在400~700nm范围内平均透过率大于等于89.61%),且增大氧分压有利于其可见光透明性的提升。霍尔测试结果表明,增大氧分压(由3.5×10-2Pa增大到7.5×10-2Pa)会降低ZTO电子载流子浓度(由4.73×10¹⁵cm-3降低到6.11×10¹²cm-3),致使基于ZTO沟道层TFT器件的能耗降低(表现为关态电流的降低和耗尽型器件阈值电压的正向移动)。此外,增大氧分压还有益于沟道层/介质层界面状态的优化,即亚阈值摆幅减小。     

氧化物半导体薄膜晶体管的研究进展

简要说明了非晶硅、多晶硅和有机半导体用作薄膜晶体管沟道层的不足,从电学性质、光学性质和制备温度等几方面介绍了氧化物薄膜晶体管在有源阵列驱动显示技术中的优势,并介绍了氧化物沟道层制备工艺的优化和掺杂方法.最后,展望了氧化物半导体薄膜晶体管应用前景.