Ta2O5-PMMA复合栅绝缘层对OFETs性能的影响

选用五氧化二钽（Ta₂O₅）-聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）复合材料作为栅绝缘层制备了并五苯有机场效应晶体管（OFETs）。通过在Ta₂O₅表面旋涂一层PMMA可以降低栅绝缘层的表面粗糙度,增大其场效应晶体管的迁移率。研究了厚度在20~60 nm范围内的PMMA对复合绝缘层表面形貌、粗糙度以及器件电学性能的影响。结果表明,当PMMA厚度为40 nm时,器件的电学性能最佳。与单一的Ta₂O₅栅绝缘层器件相比,其场效迁移率由4.2×10^-2 cm²/（V·s）提高到0.31 cm²/（V·s）;栅电压增加到-20 V时,开关电流比由2.9×10²增大到2.9×10⁵。     

基于复合绝缘层SiNx/PMMA的有机金属-绝缘层-半导体器件

为改善有机半导体器件的界面性能,在氮化硅层上旋涂聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)构成复合绝缘层。首先,利用原子力显微镜研究了不同浓度的PMMA复合绝缘层的表面形貌及粗糙度。接着,蒸镀六联苯(p-6P)、酞菁铜和金电极,构成有机的金属-绝缘层-半导体(MIS)器件。最后,研究了MIS器件的回滞效应及电性能。实验结果表明,复合绝缘层的粗糙度为单绝缘层的1/5,大约1.4 nm。复合绝缘层上的p-6P薄膜随着PMMA浓度增加形成更大更有序的畴,但单绝缘层上薄膜呈无序颗粒状。复合绝缘层的有机MIS器件几乎没有回滞现象,但单绝缘层的器件最大回滞电压约为12.8 V,界面陷阱电荷密度约为1.16×10~(12) cm~(-2)。复合绝缘层有机薄膜晶体管的迁移率为1.22×10~(-2) cm~2/(V·s),比单绝缘层提高了60%,饱和电流提高了345%。基于复合绝缘层的MIS器件具有更好的界面性能和电性能,可应用到有机显示领域。     

不同绝缘层上生长的并五苯薄膜及其OTFT器件性能的研究

分别以SiO₂和PMMA为绝缘层材料制备了底栅顶接触结构的OTFT器件,得到以PMMA为绝缘层的器件具有更好的性能,其场效应迁移率为0.207 cm2·Vs-1,开关电流比为4.93×103,阈值电压为-4.3 V;而以SiO₂为绝缘层的器件,其场效应迁移率仅为0.039 cm2·Vs-1,开关电流比为5.98×102,阈值电压为-5.4 V。为分析器件性能差异的原因,测得了SiO₂和PMMA薄膜表面的AFM图谱及其上沉积并五苯薄膜后的AFM和XRD图谱。通过AFM图谱发现PMMA表面较SiO₂表面粗糙度小,其表面粗糙度的均方根值为0.216 nm,而二氧化硅薄膜表面粗糙度的均方根值为1.579 nm;且发现在PMMA上生长的并五苯薄膜的成膜质量优于在SiO₂,具有较大的晶粒尺寸和较少的晶粒间界。通过XRD图谱发现在PMMA上生长的并五苯薄膜具有明显的衍射峰,进一步证明了在PMMA上生长的并五苯薄膜具有更好的结晶状况,将更有利于载流子的传输。     

高跨导氢终端多晶金刚石长沟道场效应晶体管特性研究

基于多晶金刚石制作了栅长为4 pm的铝栅氢终端金刚石场效应晶体管.器件的饱和漏源电流为160 mA/mm,导通电阻低达37.85Ω·mm,最大跨导达到32 mS/mm,且跨导高于最大值的90%的栅压(V_(GS))范围达到3 V(-2 V≤V_(GS)≤-5 V).通过传输线电阻分析以及器件的导通电阻和电容-电压特性分析,发现氢终端多晶金刚石栅下沟道中的空穴面浓度达到了1.56×10~(13)cm~(-2),有效迁移率在前述高跨导栅压范围保持在约170 cm~2/(V·s).分析认为,较低的栅源和栅漏串联电阻、沟道中高密度的载流子和在大范围栅压内的高水平迁移率是引起高而宽阔的跨导峰和低导通电阻的原因.     

单层石墨烯场效应晶体管制备及低温导电特性

采用化学气相沉积法(CVD)制备单层石墨烯,将其转移到300nm厚的SiO_2/Si衬底上.通过真空蒸镀法在石墨烯表面沉积Au电极,获得SiO_2/Si背栅石墨烯场效应晶体管,对其进行低温导电特性的测试.结果表明,背栅石墨烯场效应晶体管呈双极导电性,并表现出P型导电特性.室温下器件的电子迁移率为3478cm~2/V.s,开关比(on/off)为1.88.在低温下器件的电子迁移率降至2913cm~2/V.s,开关比上升到2.53,狄拉克点左移,P型掺杂效应减弱,温度对器件起到调制作用.     

衬底加热和电极修饰对提高有机场效应晶体管性能的影响

通过衬底加热和氧化钼(MoO3)修饰源漏极制备了并五苯有机场效应晶体管.研究了衬底温度和电极修饰层厚度对器件性能的影响.实验结果表明:当衬底温度为60℃、MoO3修饰层为10 nm时,器件性能获得了显著增强,场效应迁移率由原来的3.39×10-3 cm2/(V·s)提高到2.25 ×10-1 cm2/(V·s),阈值电压由12 V降低到3V.器件性能的改善归因于:衬底加热可以优化有源层形貌,改善载流子传输;而MoO3修饰层显著降低了电极与有源层之间的接触势垒,提高了载流子的注入.因此,衬底加热与电极修饰对于制备高性能有机场效应晶体管是不可或缺的优化手段.     

绝缘层修饰对喷墨打印有机场效应晶体管形貌和性能的影响

通过对OTFT绝缘层SiO_2表面分别采用十八烷基三氯硅烷(OTS)处理和原子层沉积薄层氧化铝的修饰方式,制备了喷墨打印有机薄膜晶体管并研究了修饰前后绝缘层的表面形貌、接触角及有源层的物相结构。虽然绝缘层的表面形貌在修饰前后变化不大,但是表面接触角和打印后有源层的物相结构有较大差别。OTS处理和沉积氧化铝修饰后,器件的迁移率比修饰前分别增大了4倍和9倍,而开关比则分别增大了1个和4个数量级。修饰后的最大迁移率可达0.35 cm~2/(V·s),开关比可达6.0×10~6。     

基于KH550-GO固态电解质中电容耦合作用的双侧栅IZO薄膜晶体管

本文利用旋涂技术在氧化铟锡塑料衬底上,制备了硅烷偶联剂(γ-氨丙基三乙氧基硅烷)-氧化石墨烯固态电解质;以此固态电解质作为栅介质,进一步研究了双侧栅耦合电场质子/电子杂化氧化铟锌薄膜晶体管的电学特性.研究发现γ-氨丙基三乙氧基硅烷-氧化石墨烯固态电解质的双电层电容和质子电导率分别高达2.03μF/cm~2和6.99×10~(-3)S/cm;由于γ-氨丙基三乙氧基硅烷-氧化石墨烯复合固态电解质具有较大的双电层电容和质子电导率,利用其作为栅介质的质子/电子杂化氧化铟锌薄膜晶体管功耗低(其工作电压仅为约2 V),其开关比和场效应迁移率分别为1.23×10~7和24.72 cm~2/(V·s).由于γ-氨丙基三乙氧基硅烷-氧化石墨烯固态电解质的电容耦合作用,氧化铟锌薄膜晶体管在双侧栅电压刺激下,可有效地调控器件的阈值电压、亚阈值摆幅和场效应迁移率,并可实现"与"门逻辑运算功能.     

基于蛋清栅绝缘层的高性能C_(60)有机场效应晶体管(英文)

采用生物材料(蛋清)作为栅绝缘层制备了基于C60为有源层的有机场效应晶体管。器件展现出了合理的电学特性,场效应迁移率和阈值电压分别为2.59 cm2·V-1·s-1和1.25 V。有机场效应晶体管展现良好性能的原因是蛋清具有较高的介电常数及热退火后形成的光滑表面形貌。实验结果表明,对于制备有机场效应晶体管来说,蛋清是一种有前途的绝缘层材料。     

溶胶凝胶法制备高性能锆铝氧化物作为绝缘层的薄膜晶体管

本文采用溶胶凝胶法制备了锆掺杂铝氧化物(锆铝氧化物)和铪铟锌氧化物薄膜,并用于制造薄膜晶体管的绝缘层和有源层.锆铝氧化物绝缘层具有较高的介电常数,其相对介电常数为19.67,且薄膜表面光滑,致密,其表面粗糙度仅为0.31 nm.获得的薄膜晶体管具备良好的器件性能,当器件宽长比为5时,器件的饱和迁移率为21.3 cm2/V·s,阈值电压为0.3 V,开关比可以达到4.3×107,亚阈值摆幅仅有0.32 V/dec.     

Al_2O_3薄层修饰SiN_x绝缘层的IGZO-TFTs器件的性能研究

采用原子层沉积工艺(ALD)生长均匀致密的三氧化二铝(Al2O3)薄层对氮化硅(Si Nx)绝缘层进行修饰,研究了铟镓锌氧薄膜晶体管(IGZO-TFTs)器件的性能。当Al2O3修饰层厚度为4 nm时,绝缘层-有源层界面的最大缺陷态密度相比于未修饰器件降低了17.2%,器件性能得到显著改善。场效应迁移率由1.19 cm2/(V·s)提高到7.11 cm2/(V·s),阈值电压由39.70 V降低到25.37 V,1 h正向偏压应力下的阈值电压漂移量由2.19 V减小到1.41 V。     

退火温度和Ga含量对溶液法制备InGaZnO薄膜晶体管性能的影响

采用溶液法在玻璃衬底上制备InGaZnO薄膜,并以InGaZnO为沟道层制备底栅顶接触型薄膜晶体管,研究了退火温度和Ga含量对InGaZnO薄膜和晶体管电学性能的影响.研究表明,退火可以明显改善溶液法制备InGaZnO薄膜晶体管的电学性能.退火温度的升高会导致薄膜晶体管阈值电压的负向漂移,并且饱和迁移率和电流开关比增大.X射线光电子能谱测量表明,随退火温度的增加,InGaZnO薄膜表面吸附氧减少,沟道层中氧空位增多导致电子浓度增大.退火温度为380?C时,晶体管获得最佳性能.饱和迁移率随Ga含量的增加而减小.In:Ga:Zn摩尔比为5:1.3:2时,晶体管达到最佳性能:饱和迁移率为0.43 cm~2/(V·s),阈值电压为1.22 V,开关电流比为4.7×10~4,亚阈值摆幅为0.78 V/decade.     

利用混合有机空穴传输材料提升有机薄膜晶体管场效应迁移率

通过采用在并五苯薄膜与源漏电极之间插入10 nm并五苯掺杂的N,N'-二苯基-N,N'-二(3-甲基苯基)-1,1'-联苯-4,4'-二胺薄膜的方法研究了基于并五苯有源层的底栅错面型有机薄膜晶体管的电学特性。研究发现:N,N'-二苯基-N,N'-二(3-甲基苯基)-1,1'-联苯-4,4'-二胺的引入可以有效改善有源层和源漏电极接触界面的表面形貌,利于形成欧姆接触,从而改善器件性能,最终使优化器件的迁移率由(0.1±0.01)cm2/(V·s)提升至(0.31±0.02)cm2/(V·s),阈值电压由(-34.6±1.3)V降至(-30.1±1.2)V。     

Al2O3/PMMA交叠薄膜制备及OLED封装性能

可靠的薄膜封装对提高有机发光二极管(Organic light-emitting diode,OLED)器件寿命至关重要。本文采用原子层沉积实现了致密Al_2O_3薄膜的低温制备,并研究了喷墨打印PMMA墨水在Al_2O_3薄膜的均匀成膜以及Al_2O_3/PMMA交叠薄膜的水汽阻隔性能。实验结果表明,当打印分辨率为300 DPI时,PMMA墨水在Al_2O_3薄膜表面均匀成膜,Al_2O_3/PMMA交叠薄膜具有良好的水汽阻隔性能和光学透过率。钙膜电学测试结果显示,3对Al_2O_3/PMMA薄膜的水汽透过率低至8.34×10~(-5) g/(m~2·d),而光学透光率在可见光范围内高于95%,表现出良好的OLED器件薄膜封装性能。     

Ta2O5绝缘层厚度对ZnO基薄膜晶体管器件性能的影响

报道了不同厚度TaO5栅绝缘层对氧化锌薄膜晶体管器件性能的影响.在室温下用射频磁控溅射分别制备了100,85,60,40 nm厚度的Ta2O5薄膜作为绝缘层的一组底栅氧化锌薄膜晶体管器件.从实验结果可以得出如下结论:随着Ta2O5栅绝缘层厚度的增加,相应器件的场效应迁移率下降,其数值分别是50.5,59.3,63.8,...     

基于超薄Al2O3栅绝缘层的低工作电压IGZO薄膜晶体管及其在共源极放大器中的应用

随着薄膜晶体管(Thin-film transistor,TFT)在各类新兴电子产品中得到广泛应用,作为各类电子设备的关键组件,其工作电压和稳定性面临着巨大挑战。为了满足未来高度集成化、功能复杂的应用场合,实现其低工作电压和高稳定性就变得异常重要。我们在150 mm×150 mm大面积玻璃基底上,采用磁控溅射非晶铟镓锌氧化物(amorphous indium-gallium-zinc-oxide,a-IGZO)作为有源层,以原子层沉积(ALD)Al2O3为栅绝缘层,制备了底栅顶接触型a-IGZO TFT,并研究了50,40,30,20 nm超薄Al2O3栅绝缘层对TFT器件的影响。其中,20 nm超薄Al2O3栅绝缘层TFT具有最优综合性能:1 V的低工作电压、接近0 V的阈值电压和仅为65.21 mV/dec的亚阈值摆幅,还具有15.52 cm^2/(V·s)的高载流子迁移率以及5.85×10^7的高开关比。同时,器件还表现出优异的稳定性:栅极±5 V偏压1 h阈值电压波动最小仅为0.09 V以及优良的150 mm×150 mm大面积分布均一性。实现了TFT器件的低工作电压和高稳定性。最后,以该TFT器件为基础设计了共源极放大器,得到14 dB的放大增益。     

基于柔性显示器件的氧化铝介电层室温制备

在室温环境下采用射频磁控溅射方法制备了氧化铝(A_l2O_3)薄膜,通过调节溅射气压实现了对薄膜特性的优化控制。当溅射功率为120 W、Ar气压强为0.13Pa时,制备的A_l2O_3薄膜具有最好的厚度均匀性,薄膜中Al和O的原子比为1∶1.67,密度为3.21g/cm~3,粗糙度为0.62nm。这种平滑、致密的薄膜结构能够有效地减少缺陷的形成,获得高击穿电压、高相对介电常数和低漏电等性能。利用优化后的A_l2O_3薄膜作为栅极绝缘层,在聚酰亚胺树脂(PI)基板上室温制备了柔性非晶态铟镓锌氧化物-薄膜晶体管(α-IGZO-TFT),其迁移率为2.19cm2/(V·s),开关比达到105,亚阈值摆幅为0.366V/decade,阈值电压为3.01V。     

氧化锌锡薄膜晶体管的研究

在ITO玻璃基底上用射频磁控溅射技术生长氧化锌锡(ZnSnO)沟道有源层、用PECVD生长SiO₂薄膜作为薄膜晶体管的栅绝缘层研制了薄膜晶体管(TFT), 器件的场效应迁移率最高达到μ_n=9.1 cm²/(V ·s),阈值电压-2 V,电流开关比为10⁴. 关键词： 氧化锌锡 薄膜晶体管 场效应迁移率     

非晶铟镓锌氧薄膜晶体管钼/铜源漏电极的研究

针对非晶铟镓锌氧薄膜晶体管（a-IGZO TFT）的钼/铜源漏电极开展研究。实验证明,单层Mo源漏电极与栅绝缘层之间的粘附性好、表面粗糙度较小、电阻率较大,而单层Cu源漏电极与栅绝缘层之间的结合性差且Cu原子扩散问题严重、表面粗糙度较大、电阻率较小。为了实现优势互补,我们设计了双层Mo（20 nm）/Cu（80 nm）源漏电极,并采用优化工艺制备了包含该电极结构的a-IGZO TFT。器件具有良好的电学特性,场效应迁移率为 8.33 cm²·V^-1·s^-1, 阈值电压为6.0 V,亚阈值摆幅为2.0 V/dec,开关比为 1.3×10⁷,证明了双层Mo/Cu源漏电极的可行性和实用性。     

非晶镁铟锡氧薄膜晶体管的制备及退火对其性能的影响

为了优化镁铟锡氧薄膜晶体管(MITO-TFT)的性能,采用磁控溅射法制备MITO-TFT并分别研究了退火温度和退火气氛(O_2流量)对器件性能的影响。实验结果表明,O_2流量为400 cm~3/min、退火温度为750℃的MITO薄膜为非晶态,且其对应薄膜晶体管有最佳性能,其饱和迁移率为12.66 cm~2/(V·s),阈值电压为0.8 V,开关比达到10~7。适当的退火处理可以有效减少缺陷与界面态密度,并提高器件性能。