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     

低栅极电压控制下带有phenyltrimethoxysilane单分子自组装层的有机薄膜晶体管场效应特性研究

制作了底栅极顶接触有机薄膜晶体管器件,60 nm的pentacene被用作有源层,120 nm热生长的SiO₂作为栅极绝缘层.通过采用不同自组装修饰材料对器件的有源层与栅极绝缘层之间的界面进行修饰,如octadecyltrichlorosilane （OTS）,phenyltrimethoxysilane （PhTMS）,来比较界面修饰层对器件性能的影响.同时对带有PhTMS修饰层的OTFTs器件低栅极电压调制下的场效应行为及其载流子的传输机理进行研究.结果得到,当|V 关键词： 有机薄膜晶体管 自组装单分子层 场效应迁移率 低栅极调制电压     

铜-钼源漏电极对非晶氧化铟镓锌薄膜晶体管性能的改善

在铜(Cu)和非晶铟镓锌氧化物(a-IGZO)之间插入30 nm厚的钼(Mo)接触层, 制备了具有Cu-Mo源漏电极的a-IGZO薄膜晶体管(TFT). Mo接触层不仅能够抑制Cu与a-IGZO有源层之间的扩散, 而且提高了Cu电极与玻璃基底以及栅极绝缘层的结合强度. 制备的Cu-Mo结构TFT与纯Cu 结构TFT相比, 具有较高的迁移率(～9.26 cm²·V^-1·s^-1)、更短的电流传输长度(～0.2 μm)、更低的接触电阻(～1072 Ω)和有效接触电阻率(～1×10^-4Ω·cm²), 能够满足TFT 阵列高导互联的要求.     

氢化非晶硅薄膜晶体管的低频噪声特性

针对氢化非晶硅薄膜晶体管(hydrogenated amorphous silicon thin film transistor,a-Si:H TFT)的低频噪声特性展开实验研究.由测量结果可知,a-Si:H TFT的低频噪声特性遵循1/f~γ(f为频率,γ≈0.92)的变化规律,主要受迁移率随机涨落效应的影响.基于与迁移率涨落相关的载流子数随机涨落模型(?N-?μ模型),在考虑源漏接触电阻、局域态俘获及释放载流子效应等情况时,对器件低频噪声特性随沟道电流的变化进行分析与拟合.基于a-Si:H TFT的亚阈区电流-电压特性提取器件表面能带弯曲量与栅源电压之间的关系,通过沟道电流噪声功率谱密度提取a-Si:H TFT有源层内局域态密度及其分布.实验结果表明:局域态在禁带内随能量呈e指数变化,两种缺陷态在导带底密度分别约为6.31×10~(18)和1.26×10~(18)cm~(-3)·eV~(-1),特征温度分别约为192和290 K,这符合非晶硅层内带尾态密度及其分布特征.最后提取器件的平均Hooge因子,为评价非晶硅材料及其稳定性提供参考.     

高迁移率非晶铟镓锌氧化物薄膜晶体管的制备与特性研究

由于铟镓锌氧化物(IGZO) 薄膜具有高迁移率和高透过率的特点, 它作为有源层被广泛的应用于薄膜晶体管(TFT). 本文利用磁控溅射方法制备了TFT的有源层IGZO和源漏电极, 用简单低成本的掩膜法控制沟道的尺寸, 制备了具有高迁移率、底栅结构的n型非晶铟镓锌氧化物薄膜晶体管 (IGZO-TFT). 利用X 射线衍射仪(XRD) 和紫外可见光分光光度计分别测试了IGZO薄膜的衍射图谱和透过率图谱, 研究了IGZO薄膜的结构和光学特性. 通过测试IGZO-TFT的输出特性和转移特性曲线, 讨论了IGZO有源层厚度对IGZO-TFT特性的影响. 制备的IGZO-TFT器件的场效应迁移率高达15.6 cm²·V^-1·s^-1, 开关比高于10⁷. 关键词： 非晶铟镓锌氧化物 薄膜晶体管 有源层     

非晶硅薄膜晶体管沟道中阈值电压及温度的分布

基于氢化非晶硅薄膜晶体管(a-Si:H TFT)沟道中陷阱态的双指数分布, 区分了带尾陷阱态和深能级陷阱态的特征温度.利用源端、漏端串联电阻及沟道电阻, 将源端和漏端特征长度与有源层接触长度、SiO₂/氢化非晶硅 (a-Si:H)界面陷阱态及a-Si:H薄膜内陷阱态联系起来. 由串联电阻上电流密度相等解出沟道势. 通过泊松方程和高斯定理 得出a-Si:H TFT沟道各点的阈值电压表达式, 结果表明 沟道中某一点的阈值电压随着该点与源端距离的增大而减小. 在此基础上, 研究了自加热效应引起沟道各点温度的变化, 结果显示a-Si:H TFT在自加热效应下, 从源端到漏端各点温度变化先增大后减小, 沟道中心的温度变化最大.     

沟道层厚度对室温制备的In2O3薄膜晶体管器件性能的影响

在室温下采用直流磁控溅射以SiO₂/Si为衬底制备了不同沟道层厚度的底栅式In₂O₃薄膜晶体管,讨论了沟道层厚度对底栅In₂O₃薄膜晶体管的电学性能的影响。实验结果表明:器件的特性与沟道层厚度有关,最优沟道层厚度的In₂O₃薄膜晶体管为增强型,其阈值电压为2.5 V,开关电流比约为10⁶,场效应迁移率为6.2 cm²·V^-1·s^-1。     

InGaZnO薄膜晶体管背板的栅极驱动电路静电释放失效研究

本文通过解析阵列基板栅极驱动(gate driver on array, GOA)电路中发生静电释放(electro-static discharge,ESD)的InGaZnO薄膜晶体管(InGaZnO thin-film transistor, IGZO TFT)器件发现:栅极Cu金属扩散进入了SiN_x/SiO_2栅极绝缘层;源漏极金属层成膜前就发生了ESD破坏;距离ESD破坏区域越近的IGZO TFT,电流开关比越小,直到源漏极与栅极完全短路.本文综合IGZO TFT器件工艺、GOA区与显示区金属密度比、栅极金属层与绝缘层厚度非均匀性分布等因素,采用ESD器件级分析与系统级分析相结合的方法,提出栅极Cu:SiN_x/SiO_2界面缺陷以及这三层薄膜的厚度非均匀分布是导致GOA电路中沟道宽长比大的IGZO TFT发生ESD失效的关键因素,并针对性地提出了改善方案.     

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。     

旋涂法制备氧化锆介质层及其在薄膜晶体管中的应用

采用旋涂法制备了氧化锆介质层薄膜,重点讨论了退火温度以及旋涂转速对薄膜性能的影响及作用机制。研究发现高温后退火一方面使得氧化锆水合物脱水形成氧化锆,另一方面促使氧化锆薄膜结晶。此外,转速较高时,其变化对薄膜厚度及粗糙度无显著影响。当转速为5 000 r/min、退火温度为300℃时,制备的绝缘层厚度具有良好的厚度均匀性,粗糙度为0.7 nm,漏电流为3.13×10^-5 A/cm²（电场强度1 MV/cm）。最终,利用ZrO₂薄膜作为栅极绝缘层,在玻璃基板上制备了铟镓锌氧化物-薄膜晶体管（IGZO-TFT）,其迁移率为6.5 cm²/（V·s）,开关比为2×10⁴。     

薄膜硅/晶体硅异质结电池中本征硅薄膜钝化层的性质及光发射谱研究

本文采用甚高频等离子体化学气相沉积技术 (VHF-PECVD) 制备薄膜硅/晶体硅异质结电池中的本征硅薄膜钝化层, 光发射谱 (OES) 测量技术研究了硅薄膜沉积过程中等离子体发光谱随时间的变化. 结果表明: 在实验优化条件下等离子体发光谱很快达到稳定 (大约25 s), 并且SiH^*/H_α^* 的比值随时间变化较小, 避免了生长过程中硅薄膜结构的不均匀性, 这主要是SiH₄没有完全耗尽避免了SiH₄的反向扩散. 进一步研究了沉积参数对稳态发光谱和硅薄膜性质的影响, 结果表明: 随着硅烷浓度增加, H_α^*峰强度减小, SiH^*峰强度增加, 薄膜从微晶转变成非晶, 非晶硅薄膜钝化效果好; 随着沉积气压增大, H_α^*和 SiH^*峰强度先增加后减小, 高气压下H_α^*和 SiH^*峰强度下降主要是反应前驱物的聚合形成高聚合物, 不利于形成高质量的硅薄膜, 因此钝化效果下降; 随着反应功率密度增加, H_α^*和 SiH^*峰强度增大, 当功率密度为150 mW/cm² 趋于饱和, 硅薄膜的致密度和钝化效果也开始下降, 50 mW/cm²的低功率密度下硅薄膜钝化效果差可能是由于原子H 浓度低, 不能完全钝化单晶硅表面的悬挂键. 关键词： 薄膜硅 异质结 光发射谱 钝化     

NFX(X=-1,0,+1)分子离子基态的结构与势能函数

用密度泛函理论的B3LYP方法,分别以6-311++g(df,3pd),6-311g(3d,3p)和6-311++g(3df,3pd)为基函数对NF分子、NF⁺和NF^-离子基态进行几何优化和频率计算,并进行单点能扫描计算.用最小二乘法拟合得到NF^X(X=-1,0,+1)分子离子基态的Murrell-Sorbie势能函数.利用得到的解析势能函数计算出的NF分子和NF⁺离子基态光谱常数(B_e,α_e,ω_e,ω_eχ_e)与实验值符合很好.首次得到NF^-离子基态的光谱常数(B_e,α_e,ω_e,ω_eχ_e)和力常数(f₂,f₃,f₄),为NF-离子基态的后期研究提供理论参考.     

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     

非晶硅太阳电池宽光谱陷光结构的优化设计

陷光是改善薄膜太阳电池光吸收进而提高其效率的关键技术之一. 以非晶硅（α-Si）薄膜太阳电池为例,设计了一种新的复合陷光结构：在Ag背电极与硅薄膜之间制备一维Ag纳米光栅,并通过保形生长在电池前表面沉积织构的减反膜. 采用有限元数值模拟方法,研究了该复合陷光结构对电池光吸收的影响,并对Ag纳米光栅的结构参数进行了优化. 模拟结果表明：该复合陷光结构可在宽光谱范围内较大地提高太阳电池的光吸收;当Ag纳米光栅的周期P为600 nm,高度H为90 nm,宽度W为180 nm时,在AM1.5光谱垂直入射条件下α-Si薄膜电池在300–800 nm波长范围内总的光吸收较无陷光结构的参考电池提高达103%,其中在650–750 nm长波范围内的光子吸收率提高达300%以上. 结合电场强度分布,对电池在各个波段光吸收提高的物理机制进行了分析. 另外,该复合陷光结构的引入,还较大地改善了非晶硅电池对太阳光入射角度的敏感性. 关键词： 非晶硅太阳电池 陷光 银纳米光栅 数值模拟     

水溶液中稀土离子与甘氨酸、丝氨酸、天冬氨酸作用的13C NMR研究

测定了酸性水溶液中甘氨酸、丝氨酸和天冬氨酸稀土络合物(Ln=La、Pr、Nd、Eu、Tb、Dy、Ho、Er、Tm和Yb)的¹³C诱导位移。对位移试剂的分析指出,三种氨基酸通过α-羧基以双齿形式配位于稀土,配位键长为0.23nm~0.25nm,天冬氨酸的γ-羧基也是配位基团。由本文与文献中已报道的各种氨基酸稀土络合物的¹³C诱导位移的系统分析表明,配体¹³C超精细偶合常数A值和结构因子G值有如下规律:(1)│A(C₀)│<│A(C_α)│;A(C₀)为正,A(C_α)为负;(2)│G(C₀)│>│G(C_α)│;配体碳核的G均为负值。     

负电荷层对a-IGZO TFT阈值电压的影响

采用脉冲直流磁控溅射的方式沉积In-Ga-Zn-O (IGZO)膜层作为TFT的有源层.在TFT沟道处的有源层和绝缘层的界面上, 通过溅射法制作一定厚度的负电荷层对阈值电压(V_th)进行调制, 使得V_th由-3.8 V升高至-0.3 V, 器件由耗尽型向增强型转变.通过增加Al₂O₃作为负电荷层, 可有效地将V_th控制在0 V附近, 并且提高其器件稳定性, 得到较好的电学特性:电流开关比I_on/I_off>10⁹, 亚阈值摆幅SS为0.2 V/dec, 阈值电压V_th为-0.3 V, 迁移率μ为9.2 cm² /(V·s).     

Cu1-xHxZr2(PO4)3中Cu2+的EPR谱和局域结构研究

本文采用Cu²⁺斜方对称电子顺磁共振（EPR）参量的高阶微扰公式计算了晶体Cu_1-xH_xZr₂（PO₄）₃中Cu²⁺的EPR参量（g因子和超精细结构常数A因子）．计算结果表明,晶体Cu_1-xH_xZr₂（PO₄）₃中[CuO₆]^10-基团的Cu-O键长分别为R_||≈0.241 nm,R_⊥≈0.215 nm,平面键角τ≈80.1°;由于对称性降低,中心金属离子基态²A_1g（θ）和²A_1g（ε）有一定程度混合,混合系数α≈0.995．所得EPR谱图的理论计算值与实验数据符合得很好．     

新型透明导电薄膜ErF3掺杂In2 O3的研制

利用电子束沉积技术首次制备了氟化铒 (ErF₃) 掺杂的氧化铟(In₂O₃)透明导电薄膜(IEFO),研究了薄膜的晶体结构、光学特性和电学特性。利用原子力显微镜测试了不同厚度薄膜的形貌,初步研究了薄膜的生长过程。研究发现:IEFO薄膜为多晶结构,Er原子的掺入改变了薄膜的优势生长方向,使薄膜在(211)、(222)、(444)3个方向上的生长趋势基本相同。 薄膜电阻率为1.265×10^-3 Ω·cm,电子迁移率为45.76 cm²·V^-1·s^-1,电子浓度为1.197×10²⁰ cm^-3,在380~780 nm范围内的可见光平均透过率为81%。