氧化物薄膜及納米纖維場效應(yīng)晶體管的制備與性能研究.pdf

1、顯示技術(shù)的發(fā)展對薄膜晶體管(TFTs)提出了更高的要求。要求高性能的同時要求高透光率且可與柔性襯底集成。金屬氧化物TFT具有優(yōu)于非晶硅及有機(jī)薄膜晶體管的性能，且其可見光透過率高，獲得了廣泛研究。目前大部分氧化物TFT都采用真空沉積技術(shù)制備，如磁控濺射、脈沖激光沉積等，設(shè)備依賴性強(qiáng)、成本高。為降低成本，氧化物TFT溶液法制備也得到了發(fā)展，但均需要高溫退火。為了能與柔性襯底兼容，溶液法制備氧化物TFT的低溫工藝亟待研究與開發(fā)。本論文圍繞氧化

2、物薄膜及納米纖維的溶液法制備及柔性ZnO-TFT的集成進(jìn)行了系統(tǒng)研究。
　　本文利用鋅氨絡(luò)離子溶液在較低溫度(＜100℃)退火下即可轉(zhuǎn)變?yōu)閆nO的特點(diǎn)，制備了單層非晶ZnO薄膜，厚度約為7nm，可見光透過率達(dá)～90％。在此基礎(chǔ)上，采用SiO2作柵介質(zhì)在p+Si襯底上集成得ZnO-TFT，200℃退火工藝下所得器件場效應(yīng)遷移率達(dá)0.428 cm2/V·s，開啟電流達(dá)28μA，亞閾值擺幅2.62 V/dec，開關(guān)比大于104，為n型增

3、強(qiáng)型。
　　TFT的穩(wěn)定性是實(shí)際應(yīng)用的最大難題之一。器件不穩(wěn)定會造成閾值電壓漂移、驅(qū)動電流減小等，需要更復(fù)雜的電路來穩(wěn)定像素性能。研究表明無鈍化的底柵結(jié)構(gòu)氧化物TFT會由于溝道背表面/環(huán)境氣氛的相互作用而造成器件的操作不穩(wěn)定。本文中我們采用光刻膠保留的方法使溝道上部光刻膠做直接鈍化層，大大提高了器件的穩(wěn)定性。本文亦研究了不同退火氣氛及退火溫度對器件性能及穩(wěn)定性的影響。
　　柵介質(zhì)對器件性能有重要影響，目前ZnO-TFT的工作

4、電壓一般在幾十伏特。為減小操作電壓、降低功耗，需采用超薄柵介質(zhì)或者介電常數(shù)高(high-k)的柵介質(zhì)來增大電容。本文研究了原子層淀積技術(shù)制備high-k材料氧化鋁的性能。200℃所得氧化鋁薄膜絕緣性能良好，介電常數(shù)達(dá)8.4。采用氧化鋁做柵介質(zhì)的器件相比SiO2做柵介質(zhì)的器件閾值電壓減小，開關(guān)比增加。
　　柔性顯示具有輕薄便攜可彎曲的特性，且與卷對卷(roll-to-roll)工藝結(jié)合可大大降低生產(chǎn)成本。本文采用聚酰亞胺(PI)做襯

5、底進(jìn)行了其上ZnO-TFT的集成并研究了新型退火技術(shù)-微波退火對器件性能的影響。所得RTP退火器件表現(xiàn)出較好的柵壓調(diào)控能力及飽和特性。微波退火有利于器件性能的提高，載流子遷移率及開關(guān)比增大、亞閾值擺幅減小，所得器件亞閾值擺幅S為1.82V/dec，飽和遷移率為3.4×10-4 cm2/V·s，閾值電壓VT為6.92V，開關(guān)比為4.8×103。
　　氧化物納米結(jié)構(gòu)由于其特有的壓電、氣敏等性質(zhì)使得其在壓電發(fā)電機(jī)、氣體傳感器、壓電場效應(yīng)