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。     

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。     

高灵敏度Sb基量子阱2DEG的霍尔器件

用分子束外延技术将高灵敏度的InAs/AlSb量子阱结构的Hall器件赝配生长在GaAs衬底上。设计了由双δ掺杂构成的Hall器件的新结构,有效地提高了器件的面电子浓度。与传统的没有掺杂的InAs/AlSb量子阱结构的Hall器件相比,室温下器件电子迁移率从15 000 cm²·V^-1·s^-1 提高到16 000 cm²·V^-1·s^-1。AFM测试表明材料有好的表面形态和结晶质量。从77 K 到300 K对Hall器件进行霍尔测试,结果显示器件不同温度范围有不同散射机构。双δ掺杂结构形成高灵敏度、高二维电子气（2DEG）浓度的InAs/AlSb异质结Hall器件具有广阔的应用前景。     

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。     

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。     

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。     

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。     

AlN隔离层生长时间对AlGaN/AlN/GaN HEMT材料电学性能的影响

利用金属有机化学气相沉积（MOCVD）设备,在蓝宝石（0001）面上外延不同生长时间AlN隔离层的Al_xGa_1-xN/AlN/GaN结构的高电子迁移率的晶体管（HEMT）,研究了AlN隔离层厚度对HEMT材料电学性能的影响。研究发现采用脉冲法外延（PALE）技术生长AlN隔离层的时间为12 s（1 nm左右）时,HEMT材料的方块电阻最小,电子迁移率为1 500 cm²·V^-1·s^-1,二维电子气（2DEG）浓度为1.16×10¹³ cm^-2。AFM测试结果表明,一定厚度范围内的AlN隔离层并不会对材料的表面形貌产生重大的影响。HRXRD测试结果表明,AlGaN/AlN/GaN具有好的异质结界面。     

PECVD分层结构对提高氢化非晶硅TFT迁移率的影响

为了进一步提高氢化非晶硅薄膜晶体管 (a-Si:H TFT) 的场效应电子迁移率, 研究了批量生产条件下对欧姆接触层和栅极绝缘层进行多层 制备, 不同的工艺参数对a-Si:H TFT场效应电子迁移率的影响. 研究表明随着对欧姆接触层 (n⁺层) 分层数的增加, 以及低速生长的栅极绝缘层 (GL层) 和高速生长的栅极绝缘层 (GH 层) 厚度比值提高, a-Si:H TFT的场效应迁移率得到提升. 当n⁺层分层数达到 3层, GL层和GH层厚度比值为4:11 时, 器件的场效应电子迁移率达到0.66 cm²/V·s, 比传统工艺提高了约一倍, 显著改善了a-Si:H TFT 的电学特性, 并在量产线上得到了验证. 关键词： 非晶硅薄膜晶体管 电子迁移率 欧姆接触层 栅极绝缘层     

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     

LaTiO高k栅介质Ge MOS电容电特性及Ti含量优化

采用共反应溅射法将Ti添加到La_2O_3中,制备了LaTiO/Ge金属-氧化物-半导体电容,并就Ti含量对器件电特性的影响进行了仔细研究.由于Ti-基氧化物具有极高的介电常数,LaTiO栅介质能够获得高k值;然而由于界面/近界面缺陷随着Ti含量的升高而增加,添加Ti使界面质量恶化,进而使栅极漏电流增大、器件可靠性降低.因此,为了在器件电特性之间实现协调,对Ti含量进行优化显得尤为重要.就所研究的Ti/La_2O_3比率而言,18.4%的Ti/La_2O_3比率最合适.该比率导致器件呈现出高k值(22.7)、低D_(it)(5.5×10~(11)eV~(-1)·cm~(-2))、可接受的J_g(V_g=1V,J_g=7.1×10~(-3)A·cm~(-2))和良好的器件可靠性.     

Quantum oscillations and nontrivial transport in(Bi_(0.92)In_(0.08))_2Se_3

Quantum phase transition in topological insulators has drawn heightened attention in condensed matter physics and future device applications.Here we report the magnetotransport properties of single crystalline(Bi_(0.92)In_(0.08))_2Se_3.The average mobility of～1000 cm~2·V~(-1)·s~(-1)is obtained from the Lorentz law at the low field(3 T)up to 50 K.The quantum oscillations rise at a field of～5 T,revealing a high mobility of～1.4×10~4cm~2·V~(-1)·s~(-1)at 2 K.The Dirac surface state is evident by the nontrivial Berry phase in the Landau–Fan diagram.The properties make the(Bi_(0.92)In_(0.08))_2Se_3a promising platform for the investigation of quantum phase transition in topological insulators.     

α-四噻吩薄膜的生长及性能研究

利用原子力显微镜(AFM)、X射线衍射仪(XRD)研究了在氧化硅衬底上生长的α-四噻吩(α-4T)薄膜的表面形貌及分子取向。在低温下,获得了大尺寸、高有序的α-4T薄膜,为横向生长模式。衬底温度35 ℃以上转为纵向生长模式。晶体结构分析发现,α-4T薄膜属于单斜晶系,分子c-轴垂直基板排列。强的衍射峰和高有序的衍射峰意味着α-4T薄膜具有高的有序性和结晶性。电性能研究发现,提高衬底温度有利于提高薄膜的迁移率,衬底温度为35 ℃时器件迁移率为3.53×10^-2 cm²·V^-1·s^-1。但衬底温度进一步增加,迁移率反而下降,与原子力分析结果一致。低温退火可以降低器件的亚阈值陡度,从13.27 V·dec^-1降低到3.83 V·dec^-1,使器件的界面缺陷降低,电性能提高。     

Growth condition optimization and mobility enhancement through inserting AlAs monolayer in the InP-based In_xGa_(1-x)As/In_(0.52)Al_(0.48)As HEMT structures

The structure of In P-based In_xGa_(1-x) As/In0.52Al0.48 As pseudomorphic high electron mobility transistor(PHEMT)was optimized in detail.Effects of growth temperature,growth interruption time,Si δ-doping condition,channel thickness and In content,and inserted Al As monolayer(ML) on the two-dimensional electron gas(2DEG) performance were investigated carefully.It was found that the use of the inserted Al As monolayer has an enhancement effect on the mobility due to the reduction of interface roughness and the suppression of Si movement.With optimization of the growth parameters,the structures composed of a 10 nm thick In0.75Ga0.25 As channel layer and a 3 nm thick Al As/In0.52Al0.48 As superlattices spacer layer exhibited electron mobilities as high as 12500 cm~2·V-1·s~(-1)(300 K) and 53500 cm~2·V~(-1_·s~(-1)(77 K) and the corresponding sheet carrier concentrations(Ns) of 2.8×10~(12)cm~(-2)and 2.9×1012cm~(-2),respectively.To the best of the authors' knowledge,this is the highest reported room temperature mobility for In P-based HEMTs with a spacer of 3 nm to date.     

铟锌氧化物薄膜晶体管局域态分布的提取方法

本文针对铟锌氧化物薄膜晶体管(IZO TFT)的低频噪声特性与变频电容-电压特性展开试验研究,基于上述特性对有源层内局域态密度及其在禁带中的分布进行参数提取.首先,基于IZO TFT的亚阈区I-V特性提取器件表面势随栅源电压的变化关系.基于载流子数随机涨落模型,在考虑有源层内缺陷态俘获/释放载流子效应基础上,通过γ因子提取深能态陷阱的特征温度;基于沟道电流噪声功率谱密度及平带电压噪声功率谱密度的测量,提取IZO TFT有源层内局域态密度及其分布.试验结果表明,带尾态缺陷在禁带内随能量呈e指数变化趋势,其导带底密度N1TA约为3.42×10~(20)cm~(-3)·eV-,特征温度TTA约为135 K.随后,将C-V特性与线性区I-V特性相结合,对栅端寄生电阻、漏端寄生电阻、源端寄生电阻进行提取与分离.在考虑有源层内局域态所俘获电荷与自由载流子的情况下,基于变频C-V特性对IZO TFT有源层内局域态分布进行参数提取.试验结果表明,深能态与带尾态在禁带内随能量均呈e指数变化趋势,深能态在导带底密度NDA约为5.4×10~(15)cm~(-3)·eV~(-1),特征温度TDA约为711 K,而带尾态在导带底密度NTA约为1.99×10~(20)cm~(-3)·eV~(-1),特征温度TTA约为183 K.最后,对以上两种局域态提取方法进行对比与分析.     

旋涂速度对制备P3HT有机场效应晶体管性能的影响

采用溶液化的方法制备了以PMMA为绝缘层、P3HT为有源层的有机场效应晶体管.研究了P3HT有源层和PMMA绝缘层的旋涂速度对器件性能的影响.实验结果表明,当P3HT和PMMA的旋涂速度均为2 000 r/min时,器件的性能最佳.峰值场效应迁移率为6.84×10^-2 cm²·V^－1·s^－1.结果表明,选择适当的旋涂速度是一种有效提高溶液化制备有机场效应晶体管性能的方法.     

PVA栅绝缘层浓度对P3HT有机场效应晶体管性能的影响

采用溶液制备法制备了用PVA作为绝缘层、P3HT作为有源层的有机场效应晶体管,,研究了不同浓度PVA栅绝缘层对器件性能的影响。实验结果显示,以质量分数为8%的PVA溶液制备的栅绝缘层具有最好的性能,器件的场效应迁移率为0.31 cm²·V^-1·s^-1,阈值电压为-6 V。进一步分析了PVA栅绝缘层浓度对器件性能提高的原因,结果表明,对于制备溶液化的有机场效应晶体管,选取合适的PVA栅绝缘层浓度非常重要。