非晶銦鎵鋅氧薄膜晶體管光照穩(wěn)定性的研究.pdf

1、非晶銦鎵鋅氧（a-IGZO）薄膜晶體管（TFT）憑借其良好的電學(xué)性能（如高遷移率、大面積均勻性、可見光透明等）極具潛力成為下一代有源液晶顯示（AMLCD）和有源電致發(fā)光顯示（AMOLED）的驅(qū)動(dòng)電子器件，然而它的穩(wěn)定性問題卻在很大程度上制約其發(fā)展。本文針對(duì)a-IGZO TFT光照穩(wěn)定性開展研究，試圖了解其內(nèi)在的物理機(jī)制，從而改善它的穩(wěn)定性，以期為實(shí)際的生產(chǎn)應(yīng)用提供一定的借鑒作用。
　　首先，通過實(shí)驗(yàn)探索并建立了用于本研究的a-IG

2、ZO TFT的制備工藝后，我們針對(duì)a-IGZO TFT的電壓偏置穩(wěn)定特性開展了簡(jiǎn)單研究，證明了器件保護(hù)層的厚度可以顯著影響器件的電壓偏置不穩(wěn)定性。
　　其次，我們重點(diǎn)研究了a-IGZO TFT保護(hù)層厚度對(duì)器件光照穩(wěn)定性的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，a-IGZO TFT的光照穩(wěn)定性不僅與光照波長(zhǎng)有關(guān)，也與器件保護(hù)層的厚度關(guān)系緊密，即光照波長(zhǎng)越短，器件越不穩(wěn)定；保護(hù)層厚度越厚，器件光照穩(wěn)定性越好。我們推斷這與電子空穴對(duì)和氧空位的產(chǎn)生兩種物理機(jī)

3、制有關(guān)，并且通過a-IGZO TFT的光照恢復(fù)實(shí)驗(yàn)確定了這兩種機(jī)制的存在。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)以及上述兩種影響機(jī)制，我們提出了一種有效的物理模型定性解釋了a-IGZO TFT的穩(wěn)定性與光照波長(zhǎng)以及保護(hù)層厚度之間的關(guān)系。此外，我們提出了“閾值波長(zhǎng)”和“閾值厚度”的概念用于定量描述a-IGZO TFT的光照穩(wěn)定性。當(dāng)光照波長(zhǎng)小于閾值波長(zhǎng)時(shí)，a-IGZO TFT的有源層中才能有效地生成電子空穴對(duì)；當(dāng)器件保護(hù)層厚度大于閾值厚度時(shí)，a-IGZO TFT有

4、源層里將很難產(chǎn)生氧空位。因此a-IGZO TFT器件在未加保護(hù)層、短波長(zhǎng)光照下最不穩(wěn)定。之后，我們研究了不同保護(hù)層厚度的a-IGZO TFT負(fù)向柵極偏置電壓下的光照穩(wěn)定性，發(fā)現(xiàn)偏置電壓會(huì)加劇器件的不穩(wěn)定性，這可能是由于更多的空穴在負(fù)向柵極電壓的作用下被柵絕緣層與有源層的界面或柵絕緣層里的缺陷所俘獲導(dǎo)致的。
　　最后，鑒于a-IGZO TFT的光照穩(wěn)定性與IGZO內(nèi)的氧空位有很大關(guān)系，我們嘗試研究a-IGZO TFT有源層氧流量對(duì)器

5、件光照穩(wěn)定性的影響。我們先進(jìn)行了不同氧流量下制備的IGZO薄膜的AFM和XPS實(shí)驗(yàn)，結(jié)果證明成膜氧流量的增加會(huì)降低薄膜表面平整度，減少薄膜內(nèi)的氧空位。隨后制備了四種不同有源層氧流量的a-IGZO TFT，比較它們的電學(xué)特性和光照穩(wěn)定性，發(fā)現(xiàn)氧流量的增加不僅會(huì)使器件特性變差，更會(huì)加劇器件光照下的不穩(wěn)定性，這是因?yàn)檠趿髁康脑黾訒?huì)使IGZO薄膜表面變粗糙，從而使絕緣層與有源層的界面特性變差，增加了界面的缺陷態(tài)；另一方面，氧流量的增加雖然減少了