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/...     

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。     

双电层氧化锌薄膜晶体管偏压应力稳定性

以环保可降解的天然生物材料制备功能器件越来越受到关注,利用天然鸡蛋清作为栅介质层,采用射频磁控溅射法在其上沉积ZnO薄膜有源层,制备低压双电层氧化锌基薄膜晶体管（ZnO-TFT）并对其电学特性进行了表征,研究了器件在栅偏压和漏偏压应力下电性能的稳定性及其内在的物理机制。该ZnO-TFT器件呈现出良好的电特性,载流子饱和迁移率为5.99 cm²/（V·s）,阈值电压为2.18 V,亚阈值摆幅为0.57 V/dec,开关电流比为1.2×10⁵,工作电压低至3 V。研究表明,在偏压应力作用下,该ZnO-TFT器件电性能存在一定的不稳定性,我们认为栅偏压应力引起的电性能变化可能来源于栅介质附近及界面处的正电荷聚集、充放电效应和新陷阱态的复合效应;漏偏压应力引起的电性能变化可能来源于焦耳热引起的氧空位及沟道中的电子陷阱。     

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.     

使用铜源漏电极的非晶氧化铟锌薄膜晶体管的研究

为了实现氧化物薄膜晶体管(TFT)的低电阻布线,采用Cu作为氧化物TFT的源漏电极。通过优化成膜工艺制备了电阻率低至2.0μΩ·cm的Cu膜,分析了Cu膜的晶体结构、粘附性及其与a-IZO薄膜的界面,制备了以a-IZO为有源层和Cu膜的粘附层的TFT器件。结果表明:所制备的Cu膜呈多晶结构;引入a-IZO粘附层增强了Cu膜与衬底的粘附性;同时,Cu在a-IZO中的扩散得到了抑制。所制备的TFT的迁移率、亚阈值摆幅和阈值电压分别为12.9 cm2/(V·s)、0.28 V/dec和-0.6 V。     

低能氩等离子处理介电层表面对ZnO薄膜晶体管性能影响（英文）北大核心CSCD

采用磁控溅射室温工艺制备了底栅结构ZnO基薄膜晶体管,其介电层表面采用低能Ar等离子体处理.结构表明等离子处理提高了器件的电学性能,即阈值下降36%,亚阈值斜率减少47%,开启电压从-15V变为0V.但是,经等离子处理的器件表现出源漏电流-栅电压(IDS-VG)迟滞和阈值频移现象.这说明Ar等离子体处理在提高器件电学性能的同时会降低器件的电学稳定性.我们基于溅射损伤和态密度变化规律解释了这种矛盾,并认为介电表面的离子损伤对ZnO基薄膜晶体管的电学稳定性会产生重要影响.     

溶胶凝胶法制备以Al_2O_3为界面修饰层的铪铟锌氧薄膜晶体管

利用溶液法制备了以HfSiOx为绝缘层、HfInZnO为有源层、Al_2O_3为界面修饰层的TFT器件。HfSiOx薄膜经Al_2O_3薄膜修饰后,薄膜表面粗糙度从0.24nm降低至0.16nm。Al2O3薄膜与HfSiOx薄膜之间的界面接触良好,以Al_2O_3为界面修饰层的TFT器件整体性能得到提升,具体表现为:栅极电压正向和反向扫描过程中产生的阈值电压漂移显著减小,器件的阈值电压和亚阈值摆幅降低,迁移率与开关比增大。研究证明,溶液法制备Al_2O_3薄膜适合作为改善器件性能的界面修饰层。     

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。     

基于氧化铟锡的无结低电压薄膜晶体管

在室温下制备了基于氧化铟锡(ITO)的底栅结构无结薄膜晶体管. 源漏电极和沟道层都是同样的ITO薄膜材料,没有形成传统的源极结和漏极结, 因而极大的简化了制备流程,降低了工艺成本.使用具有大电容的双电荷层SiO₂作为栅介质, 发现当ITO沟道层的厚度降到约20 nm时, 器件的栅极电压可以很好的调控源漏电流. 这些无结薄膜晶体管具有良好的器件性能: 低工作电压(1.5 V), 小亚阈值摆幅(0.13 V/dec)、 高迁移率(21.56 cm²/V·s)和大开关电流比(1.3× 10⁶). 这些器件即使直接在大气环境中放置4个月, 器件性能也没有明显恶化:亚阈值摆幅保持为0.13 V/dec,迁移率略微下降至18.99 cm²/V·s,开关电流比依然大于10⁶.这种工作电压低、工艺简单、 性能稳定的无结低电压薄膜晶体管非常有希望应用于低能耗便携式电子产品以及新型传感器领域.     

低温透明非晶IGZO薄膜晶体管的光照稳定性

采用室温射频磁控溅射非晶铟镓锌氧化合物(a-IGZO), 在相对低的温度(<200 ℃)下成功制备底栅a-IGZO 薄膜晶体管器件, 其场效应迁移率10 cm^-2·V^-1·s^-1, 开关比大于10⁷, 亚阈值摆幅 SS为0.4 V/dec, 阈值电压为3.6 V. 栅电压正向和负向扫描未发现电滞现象. 白光发光二极管光照对器件的输出特性基本没有影响, 表明制备的器件可用于透明显示器件. 研究了器件的光照稳定性, 光照10000 s后器件阈值电压负向偏移约0.8 V, 这种漂移是由于界面电荷束缚所致. 关键词： 非晶铟镓锌氧化合物 薄膜晶体管 光照稳定性 电滞现象     

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     

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。     

基于P掺杂SiO2为栅介质的超低压侧栅薄膜晶体管

在室温下利用等离子体增强化学气相沉积法(PECVD)制备的颗粒膜P掺杂SiO₂为栅介质, 使用磁控溅射方法利用一步掩模法制备出一种新型结构的侧栅薄膜晶体管. 由于侧栅薄膜晶体管具有独特的结构, 在射频磁控溅射过程中, 仅仅利用一块镍掩模板, 无需复杂的光刻步骤, 就可同时沉积出氧化铟锡(ITO)源、漏、栅电极和沟道, 因此, 这种方法极大地简化了制备流程, 降低了工艺成本. 实验结果表明, 在P掺杂SiO₂栅介质层与沟道层界面处形成了超大的双电层电容(8 μF/cm²), 这使得这类晶体管具有超低的工作电压1 V, 小的亚阈值摆幅82 mV/dec、高的迁移率18.35 cm²/V·s和大的开关电流比1.1×10⁶. 因此, 这种P掺杂SiO₂双电层超低压薄膜晶体管将有望应用于低能耗便携式电子产品以及新型传感器领域. 关键词： 2')" href="#">P掺杂SiO₂ 侧栅薄膜晶体管 双电层(EDL) 超低压     

Low-voltage-drive and high output current ZnO thin-film transistors with sputtering SiO2 as gate insulator

Low-voltage-drive ZnO thin-film transistors (TFTs) with room-temperature radio frequency magnetron sputtering SiO₂ as the gate insulator were fabricated successfully on the glass substrate. The ZnO-TFT operates in the enhancement mode with a threshold voltage of 4.2 V, a field effect mobility of 11.2 cm²/V s, an on/off ratio of 3.1 × 10⁶ and a subthreshold swing of 0.61 V/dec. The drain current can reach to 1 mA while the gate voltage is only of 12 V and drain voltage of 8 V. The C–V characteristics of a MOS capacitor with the structure of ITO/SiO₂/ZnO/Al was investigated. The carrier concentration N_D in the ZnO active layer was determined, the calculated N_D is 1.81 × 10¹⁶ cm⁻³, which is the typical value of undoped ZnO film used as the channel layer for ZnO-TFT devices. The experiment results show that SiO₂ film is a promising insulator for the low voltage and high drive capability oxide TFTs.     

Electronic transport properties of silicon junctionless nanowire transistors fabricated by femtosecond laser direct writing

Silicon junctionless nanowire transistor(JNT) is fabricated by femtosecond laser direct writing on a heavily n-doped SOI substrate.The performances of the transistor,i.e.,current drive,threshold voltage,subthreshold swing(SS),and electron mobility are evaluated.The device shows good gate control ability and low-temperature instability in a temperature range from 10 K to 300 K.The drain currents increasing by steps with the gate voltage are clearly observed from 10 K to50 K,which is attributed to the electron transport through one-dimensional(1D) subbands formed in the nanowire.Besides,the device exhibits a better low-field electron mobility of 290 cm~2·V~(-1)·s~(-1),implying that the silicon nanowires fabricated by femtosecond laser have good electrical properties.This approach provides a potential application for nanoscale device patterning.     

基于蛋清栅介质的超低压双电层薄膜晶体管

新一代环保、生物兼容性电子功能器件受到了广泛关注.本文采用具有高质子导电特性的天然鸡蛋清作为耦合电解质膜制备双电层薄膜晶体管,该薄膜晶体管以氧化铟锡导电玻璃为衬底和底电极,以旋涂法制备的鸡蛋清为栅介质,以磁控溅射沉积的氧化铟锌为沟道和源漏电极.实验结果表明,这种基于鸡蛋清的栅介质具有良好的绝缘性,并能在其与沟道界面处形成巨大的双电层电容,从而使得该类晶体管具有超低工作电压（1.5 V）、低亚阈值（164 mV/dec）、大电流开关比（2.4×10⁶）和较高的饱和区场效应迁移率（38.01 cm²/（V· s））.这种以天然鸡蛋清为栅介质的超低压双电层TFTs有望应用于新型生物电子器件及低能耗便携式电子产品.