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.     

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。     

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     

高迁移率聚合物薄膜晶体管

以高掺杂Si单晶片作为栅电极, 热生长SiO₂作为栅介质层, 聚三己基噻吩薄膜作为半导体活性层, Au作为源、漏电极, 并采用十八烷基三氯硅烷（OTS）对栅介质表面改性, 在空气环境下成功地制备出高性能聚合物薄膜晶体管. 结果表明, 通过采用OTS对栅介质层表面修饰大幅度地改善了聚合物薄膜晶体管的电性能, 器件的场效应迁移率高达0.02 cm²/（Vs）, 开关电流比大于10⁵. 关键词： 聚合物薄膜晶体管 聚三己基噻吩 场效应迁移率 表面修饰     

控制氧化层对双势垒纳米硅浮栅存储结构性能的影响

在等离子体增强化学气相沉积(PECVD)系统中,利用逐层淀积非晶硅(a-Si)和等离子体氧化相结合的方法制备二氧化硅(SiO₂)介质层.电容电压(C-V)和电导电压(G-V)测量结果表明：利用该方法在低温(250 ℃)条件下制备的SiO₂介质层均匀致密,其固定氧化物电荷和界面态密度分别为9×10¹¹cm^-2和2×10¹¹cm^-2·eV^-1,击穿场强达4.6 MV/cm,与热氧化形成的SiO₂介质层的性质相当.将该SiO₂介质层作为控制氧化层应用在双势垒纳米硅(nc-Si)浮栅存储结构中,通过调节控制氧化层的厚度,有效阻止栅电极与nc-Si之间的电荷交换,延长存储时间,使存储性能得到明显改善. 关键词： 等离子体氧化 二氧化硅 纳米硅 控制氧化层     

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。     

SiO2固态电解质中的质子特性对氧化物双电层薄膜晶体管性能的影响

本文采用等离子体增强化学气相沉积技术(PECVD)在室温条件下制备了具有双电层效应的二氧化硅(SiO₂) 固体电解质薄膜, 并以此SiO₂薄膜作为栅介质制备了氧化铟锌(IZO)双电层薄膜晶体管. 本文系统地研究了SiO₂固体电解质中的质子特性对双电层薄膜晶体管性能的影响, 研究结果表明, 经过纯水浸泡的SiO₂固体电解质薄膜可以诱导出较多的可迁移质子, 因此表现出较大的双电层电容. 由于SiO₂固体电解质薄膜具有质子迁移特性, 晶体管的转移特性曲线呈现出逆时针方向的洄滞现象, 并且这一洄滞效应随着栅极电压扫描速率的增加而增大. 进一步对薄膜晶体管的偏压稳定性进行测试, 发现晶体管的阈值电压的变化遵循了拉升指数函数(stretched exponential function)关系.     

一步掩膜法制备超低压ITO沟道纸上薄膜晶体管

基于一步掩模法工艺制备了一种新型的纸上双电荷层超低压薄膜晶体管. 在室温射频磁控溅射过程中, 仅仅利用一块镍掩模板, 就可同时沉积出氧化铟锡(ITO)源漏电极和ITO沟道. 在此基础上, 以等离子体增强化学气相沉积法(PECVD)合成的具有双电荷层效应的微孔SiO₂为栅介质, 成功制备出以纸为衬底的超低压氧化物薄膜晶体管. 这种晶体管显示出极好的性能: 超低的工作电压1.5 V, 场效应迁移率为20.1 cm²/Vs, 亚阈值斜率为188 mV/decade, 开关电流比为5× 10⁵. 这种基于全室温一步掩模法工艺制备的纸上氧化物薄膜晶体管具有工作电压低, 工艺简单, 成本低廉等优点, 非常有望应用于未来便携式低功耗电子产品的制造中.     

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     

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.     

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。     

Dielectrics for passivation of planar InP/InGaAs diodes

We have investigated dielectrics for passivating planar InP or InGaAs photodiodes: thermally evaporated Al₂O₃ and SiO, sputtered Si₃N₄ and SiO₂ and also SiO₂ using chemical vapour deposition. The measured bulk and field-effect properties of all dielectrics excluding sputtered SiO₂ were suitable for this application. In planar InGaAs diodes with Cd diffused or Mg implanted p⁺-region a disordered dielectric/semiconductor surface led to high reverse current densities above 1 mA/cm². In InP diodes with p⁺-diffusion and dielectrics exhibiting positive flatband voltages, e.g. Si₃N₄ and Al₂O₃, reverse current densities of 10 μA/cm² were measured probably caused by a slight inversion of the semiconductor surface. With a SiO or CVD-SiO₂ passivating layer on n-InP lowest leakage current densities (10 nA/cm²) were achieved. Very low dark-current planar photodiodes InP/InGaAsP/InGaAs have been fabricated using SiO passivation (30 nA/cm²).     

基于聚(4-乙烯基苯酚)衬底修饰层喷墨打印的小分子有机半导体薄膜制备和表征

采用旋涂法预先在SiO₂衬底表面形成一层聚（4-乙烯基苯酚）（PVP）作为表面修饰层,以喷墨打印的6,13-双（三异丙基甲硅烷基乙炔基）并五苯（TIPS并五苯）作为有源层制作有机薄膜晶体管,有效改善了有机半导体薄膜的形貌。采用真空热蒸镀工艺制备源漏电极,形成底栅顶接触结构的有机薄膜晶体管（OTFT）器件。作为对比,在未经过表面修饰的SiO₂衬底上采用相同条件打印TIPS并五苯薄膜晶体管,发现在经过PVP修饰的SiO₂衬底上打印的单点厚度更均匀,咖啡环效应被抑制或被消除;而通过多点交叠打印形成的矩形薄膜的晶粒尺寸更大,相应的OTFT器件具有更高的场效应迁移率。在有PVP修饰层的衬底上制作的OTFT,器件在饱和区的平均场效应迁移率达到了0.065 cm²·V^-1·s^-1;而直接在SiO₂衬底上制作的器件,相应的平均场效应迁移率仅为0.02 cm²·V^-1·s^-1。     

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.     

退火温度对溶胶-凝胶法制备锌锡氧化物薄膜晶体管的影响

采用溶胶-凝胶法制备了非晶锌锡氧化物(ZTO)薄膜晶体管(TFT),通过热重-差热分析(TG-DTA)对ZTO胶体中的化学反应进行了分析,研究了不同退火温度对ZTO TFTs性能的影响。结果表明:当退火温度在300~500℃范围内时,薄膜为非晶态结构,薄膜表面致密、平整。当退火温度达到400℃时,薄膜在可见光范围内具有高透过率(>85%)。随着退火温度的升高,器件阈值电压明显降低,由15.85 V降至3.76 V,载流子迁移率由0.004 cm²·V^-1·s^-1提高到5.16 cm²·V^-1·s^-1,开关电流比达到10⁵。退火温度的升高明显改善了ZTO TFT的电学性能。