溶胶凝胶法制备以HfO2为绝缘层和ZITO为有源层的高迁移率薄膜晶体管

采用溶胶凝胶法制备了h-k氧化铪HfO₂薄膜, 经500℃退火后, 获得了高透过率、表面光滑、低漏电流和相对高介电常数的HfO₂薄膜. 并采用氧化铪作为绝缘层和锌铟锡氧化物作为有源层成功地制备了底栅顶接触结构薄膜晶体管器件. 获得的薄膜晶体管器件的饱和迁移率大于100 cm²·V^-1·s^-1, 阈值电压为-0.5 V, 开关比为5×10⁶, 亚阈值摆幅为105 mV/decade. 表明采用溶胶凝胶制备的薄膜晶体管具备高的迁移率, 其迁移率接近低温多晶硅薄膜晶体管的迁移率.     

高负偏光照稳定性的溶液法像素级IZTO TFT

采用溶液法制备了铟锌锡氧化物(indium-zinc-tin-oxide, IZTO)有源层薄膜和铪铝氧化物(hafnium-aluminum oxide, HAO)绝缘层薄膜,并成功应用于背沟道刻蚀结构(back-channel etched, BCE)IZTO薄膜晶体管(thinfilm transistor, TFT)像素阵列.利用N2O等离子体表面处理钝化IZTO缺陷态,提升溶液法像素级IZTO TFT器件性能,特别是光照负偏压稳定性.结果表明,经N2O等离子体处理后,器件饱和迁移率提升了接近80%,达到51.52 cm~2·V^–1·s^–1.特别是3600 s光照负偏压稳定性从–0.3 V提升到–0.1 V,满足显示驱动的要求.这进一步说明经N₂O等离子体处理后能够得到良好的溶液法像素级IZTO TFT阵列.     

陶瓷基片薄膜电致发光器件

本文报道了一种新颖的陶瓷基片薄膜电致发光器件(CSTFEL),使用高介电常数的陶瓷片作器件的基片,同时又作为器件中的绝缘层,陶瓷片表面无需抛光处理,直接制作发光器件,工艺简单,用市电50Hz,220V驱动,亮度大于30cd/m2,寿命大于10000小时.     

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     

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。     

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。     

退火温度对新型有源层WZTO薄膜晶体管性能的影响

通过溶液法制备了新型有源层钨锌锡氧化物(WZTO)薄膜晶体管(TFT),研究了不同退火温度对WZTO薄膜和TFT器件性能的影响。XRD结果表明即使退火温度达到500℃,WZTO薄膜仍为非晶态结构。W掺杂显著降低了薄膜表面粗糙度,其粗糙度均从0. 9 nm降低到0. 5 nm以下;但不影响薄膜可见光透过率,其透过率均大于85%。同时XPS分析证实随退火温度升高,WZTO薄膜中对应氧空位的峰增加。制备的WZTO器件阈值电压由8. 04 V降至3. 48 V,载流子迁移率随着退火温度的升高而增大,开关电流比达到107。     

N2O Plasma表面处理对SiNx基IGZO-TFT性能的影响

采用N₂O plasma处理SiN_x薄膜作为绝缘层,以室温下沉积的铟镓锌氧化物(IGZO)作为有源层制备了 IGZO薄膜晶体管。与常规的IGZO-TFT相比,N₂O plasma处理过的IGZO-TFT的迁移率由原来的4.5 cm²·V^-1·s^-1增 加至8.1 cm²·V^-1·s^-1,阈值电压由原来的11.5 V减小至3.2 V,亚阈值摆由原来的1.25 V/decade减小至0.9 V/decade。采用C-V方法计算了两种器件的陷阱态,结果发现N₂O plasma处理过的IGZO-TFT的陷阱态明显小于普通的IGZO-TFT的陷阱态,表明N₂O plasma处理SiN_x绝缘层是一种改善IGZO-TFT器件性能的有效方法。     

薄膜热处理对ZnO薄膜晶体管性能的提高

制备了两种以SiO2为绝缘层的底栅ZnO薄膜晶体管,分别以未退火和退火处理的ZnO薄膜作为有源层.与未退火处理的ZnO薄膜晶体管相比,退火处理的ZnO薄膜晶体管的饱和迁移率由2.3 cm2/(V·s)增大至3.12 cm2/(V·s),阈值电压由20.8V减小至9.9V,亚阈值摆幅由2.6 V/dec减小至1.9 V/...     

有机薄膜晶体管驱动聚合物发光二极管研究

研究了有机薄膜晶体管(OTFT)与聚合物发光二极管(PLED)集成制备技术和相关物理问题.OTFT结构为栅极钽(Ta)/绝缘层五氧化二钽(Ta2O5)/有源层并五苯(Pentacene)/源漏极金(Au);PLED器件结构为ITO/PEDOT:PEO(polyethylene oxide)/P-PPV或MEH-PPV/Ba/Al.PEDOT:PEO,P-PPV和MEH-PPV薄膜层均采用丝网印刷技术,实现了OTFT与PLED器件集成发光.其中OTFT器件的阈值电压为-7V,迁移率为0.91cm2/(V.s),并通过OTFT驱动得到以P-PPV和MEH-PPV为发光层的PLED器件的发光亮度分别达到124和26cd/m2,电流效率分别为12.4和1.1cd/A.利用丝网印刷技术可以有效控制高分子薄膜的沉积区域,实现功能器件的集成.     

对以并五苯和酞菁铜为不同有源层的有机薄膜晶体管特性研究

通过扫描电镜和X射线衍射对SiO₂衬底上生长并五苯和酞菁铜薄膜的表面形貌进行表征,并得到在SiO₂衬底上生长的并五苯薄膜是以岛状结构生长,其大小约为100nm,且薄膜有较好的结晶取向,呈多晶态存在. 酞菁铜薄膜则没有表现出明显的生长机理,其呈非晶态存在. 还对通过掩膜的方法制作得以酞菁铜和并五苯为有源层的顶栅极有机薄膜晶体管的特性进行了研究. 有源层的厚度为40nm,绝缘层SiO₂的厚度为250nm,器件的沟道宽长比(W/关键词： 有机薄膜晶体管 并五苯薄膜 酞菁铜薄膜 μ_EF)')" href="#">场效应迁移率(μ_EF)     

低工作电压聚噻吩薄膜晶体管

以高掺杂Si单晶片作为衬底且充当栅电极,采用磁控溅射法在硅片上沉积HfTiO薄膜作为栅介质层,聚三己基噻吩(P3HT)薄膜作为半导体活性层,金属Au作为源、漏电极,并采用十八烷基三氯硅烷(OTS)对栅介质层表面修饰,在空气环境下成功地制备出聚合物薄膜晶体管(PTFT).PTFT器件测试结果表明,该晶体管在低的驱动电压(<-1 V)下仍呈现出良好的饱和行为,其阈值电压和有效场效应迁移率分别为0.4 V和2.2×10^-2 cm²/V ·s.通过对金属-聚合物-氧化物 关键词： 聚合物薄膜晶体管 聚三己基噻吩 场效应迁移率 k栅介质')" href="#">高k栅介质     

氢元素对铟镓锌氧化物薄膜晶体管性能的影响

对国际上有关铟镓锌氧化物薄膜晶体管中氢元素的来源、存在形式、表征方法以及对器件性能的影响进行了综述.氢元素是铟镓锌氧化物薄膜晶体管中最为常见的杂质元素,能以正离子和负离子两种形式存在于薄膜晶体管的沟道中,并对器件性能和电学可靠性产生影响.对铟镓锌氧化物薄膜晶体管而言,沟道中氢元素浓度越高,其场效应迁移率越高、亚阈值摆幅越小、器件的电学稳定性也越好.同时,工艺处理温度过低或过高都不利于其器件性能的改善,通常以200—300?C为宜.     

溶胶凝胶法制备透明IZO薄膜晶体管

采用溶胶凝胶法制备了非晶铟锌氧化物(a-IZO)薄膜,并作为薄膜晶体管(TFT)的有源层制备了a-IZO TFT。研究了IZO薄膜中铟锌比对薄膜性质及a-IZO TFT器件性能的影响。结果表明:溶胶凝胶法制备的IZO薄膜经低温(300℃)退火后为非晶结构,薄膜表面均匀平整、致密,颗粒大小为20 nm左右,并具有高透过率(>85%)。IZO薄膜中的铟锌比对薄膜的电学性能和TFT器件特性影响显著,增加In含量有利于提高薄膜和器件的迁移率。当铟锌比为3∶2时,所获得的薄膜适合于作为薄膜晶体管的有源层,制备的IZO-TFT经过相对低温(300℃)退火处理具有较好的器件性能,阈值电压为1.3 V,载流子饱和迁移率为0.24 cm2·V-1·s-1,开关比(Ion∶Ioff)为105。     

氧对IZO低压无结薄膜晶体管稳定性的影响

本文在室温下制备了无结结构的低压氧化铟锌薄膜晶体管, 并研究了氧分压对其稳定性的影响. 氧化铟锌无结薄膜晶体管具有迁移率高、结构新颖等优点, 然而氧化物沟道层易受氧、水分子等影响, 造成稳定性下降. 在室温下, 本文通过改变高纯氧流量制备氧化铟锌透明导电薄膜作为沟道层、源漏电极, 分析了氧压对于氧化物无结薄膜晶体管稳定性的影响. 为使晶体管在低电压(<2 V)下工作, 达到低压驱动效果, 本文采用具有双电层效应和栅电容大的二氧化硅纳米颗粒膜作为栅介质; 通过电学性能测试, 制备的晶体管工作电压仅为1 V、 开关电流比大于10⁶、亚阈值斜率小于100 mV/decade以及场效 应迁移率大于20 cm²/V·s. 实验研究表明, 通氧制备的氧化铟锌薄膜的电阻率会上升, 导致晶体管的阈值电压向正向漂移, 最终使晶体管的工作模式由耗尽型转变为增强型. 关键词： 薄膜晶体管 无结 氧化铟锌 氧分子     

射频磁控溅射低温制备非晶铟镓锌氧薄膜晶体管

利用射频磁控溅射技术室温制备了铟镓锌氧(IGZO)薄膜,采用X射线衍射(XRD)表征薄膜的晶体结构,原子力显微镜(AFM)观察其表面形貌,分光光度计测量其透光率。结果表明:室温制备的IGZO薄膜为非晶态且薄膜表面均匀平整,可见光透射率大于80%。将室温制备的IGZO薄膜作为有源层,在低温(<200℃)条件下成功地制备了铟镓锌氧薄膜晶体管(a-IGZO TFT),获得的a-IGZO-TFT器件的场效应迁移率大于6.0 cm2.V-1.s-1,开关比约为107,阈值电压为1.2 V,亚阈值摆幅(S)约为0.9 V/dec,偏压应力测试a-IGZO TFT阈值电压随时间向右漂移。     

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。     

内嵌CuO薄膜对并五苯薄膜晶体管性能的改善

制备了基于内嵌氧化物铜(CuO)薄膜的并五苯薄膜晶体管器件. 将3 nm CuO薄膜内嵌入到并五苯(pentacene)中, 作为空穴注入层, 降低电极与并五苯之间的空穴注入势垒. 相对于纯并五苯薄膜晶体管器件, 研制的晶体管的迁移率、阈值电压(V_TH)、电流开关比(I_on/I_off) 等参数都有明显改善. X射线光电子能谱数据表明, 这种空穴注入势垒的降低源自并五苯向CuO的电子转移.