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。

栅绝缘层过孔的反应离子刻蚀研究

为了适应薄膜晶体管液晶显示器窄边框化以及面板布线精细化的趋势,以及利用较少光刻次数生产出高品质的产品,本文研究了利用反应离子刻蚀栅绝缘层过孔。介绍了栅绝缘层过孔刻蚀的原理,通过实验以及测试研究与分析了刻蚀过刻量、刻蚀反应压力以及刻蚀气体比例等因素对栅绝缘层过孔刻蚀坡度角的影响。实验结果表明:当SF6气体比例为M3、反应压强为p3,制备的栅绝缘过孔坡度角较理想。

p-Si TFT栅绝缘层用SiN薄膜的研究

以NH3和SiH4为反应源气体,采用射频等离子体增强化学气相沉积(RF-PECVD)法在多晶硅(p-Si)衬底上沉积了一系列SiN薄膜,并利用椭圆偏振测厚仪、超高电阻-微电流计、C-V测试仪对所沉积的薄膜作了相关性能测试。系统分析了沉积温度和射频功率对SiN薄膜的相对介电常数、电学性能及界面特性的影响。分析表明,沉积温度和射频功率主要是通过影响SiN薄膜中的Si/N比影响薄膜的性能,在制备高质量的p-Si TFT栅绝缘层用SiN薄膜方面具有重要的参考价值。

PVA栅绝缘层浓度对P3HT有机场效应晶体管性能的影响(英文)

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。

柔性非晶InGaZnO薄膜晶体管栅绝缘层的研究

采用磁控溅射方法,在聚酰亚胺薄膜上室温制备了非晶铟镓锌氧(a-IGZO)柔性薄膜晶体管(TFT)。其中,栅绝缘层选择了不同厚度比例的氧化硅(SiO_x)与氧化坦(TaO_x)薄膜的搭配,对比研究了不同栅绝缘层结构的薄膜特性以及所对应的柔性TFT器件的操作特性和偏压稳定性。实验结果表明,TaO_x的成膜速率明显高于SiO_x;随着TaO_x所占比例的增加,栅绝缘层表面粗糙度降低,介电常数显著提高。以300nm厚TaO_x搭配300nm厚SiO_x为例,栅绝缘层相对介电常数可以达到10,对应的a-IGZOTFT表现出了更高的的开态电流和更低的阈值电压,但是器件漏电流略有增加,正偏压稳定性也会有所下降。

基于蛋清栅绝缘层的高性能C_(60)有机场效应晶体管(英文)

采用生物材料(蛋清)作为栅绝缘层制备了基于C60为有源层的有机场效应晶体管。器件展现出了合理的电学特性,场效应迁移率和阈值电压分别为2.59 cm2·V-1·s-1和1.25 V。有机场效应晶体管展现良好性能的原因是蛋清具有较高的介电常数及热退火后形成的光滑表面形貌。实验结果表明,对于制备有机场效应晶体管来说,蛋清是一种有前途的绝缘层材料。

PMMA栅绝缘层表面形貌对并五苯OTFT性能的影响

影响有机薄膜晶体管(organic thin-film transistor,OTFT)器件性能的主要因素中,栅绝缘层表面形貌特性和薄膜厚度等有着非常关键的作用,会直接影响有源层材料的分子排列方式和整个器件的性能。以氧化铟锡(ITO)导电薄膜玻璃为衬底材料,采用溶液旋涂的工艺制备聚合物聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)有机绝缘层,采用真空蒸镀的方法制备并五苯有源层及源-漏银电极。通过对比不同退火条件下PMMA绝缘栅层表面形貌及粗糙度,制备适合有源层生长的绝缘层表面,得到较好的PMMA栅绝缘层/并五苯有源层界面接触。实验表明,PMMA栅绝缘层经退火后所制备的器件场效应迁移率提高到2.52×10-3 cm2/(V·s),阈值电压降低到-11.5 V,获得了性能较好的OTFT。

基于栅绝缘层表面修饰的有机场效应晶体管迁移率的研究进展

栅绝缘层的表面性质对有机场效应晶体管(OFETs)的半导体薄膜的形貌、晶粒生长的有序性和载流子的传输有着重大的影响.研究表明,通过改进栅绝缘层的表面性质,可以有效提高有机场效应晶体管的迁移率.本文综述了OFETs绝缘层表面的粗糙度和表面能对OFETs迁移率的影响,重点探讨了栅绝缘层表面修饰常用的方法,即自组装单层(SAMs)修饰和聚合物修饰与迁移率改进之间的研究进展.最后,展望了该研究方向未来可能的发展趋势.

聚合物栅绝缘层厚度对并五苯有机场效应管性能的影响

采用不同厚度的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)作为栅绝缘层,制备了并五苯有机场效应晶体管(OFET)。测量了不同厚度的PMMA的介电特性,并详细分析了栅绝缘层厚度对器件性能的影响。其中,采用260nm厚的PMMA栅绝缘层的OFET具有比采用其它厚度的器件更优越的性能,其场效应迁移率、阈值电压与开关电流比分别达到3.39×10-3 cm2/Vs、-19V和103。

绝缘层/有源层界面修饰及对有机薄膜晶体管性能的影响

制备了具有修饰层的有机薄膜场效应晶体管,采用高掺杂Si作为栅极,传统的无机绝缘材料SiO2作为栅绝缘层,有机绝缘材料PMMA或OTS作为修饰层,CuPc作为有源层,Au作为源、漏极.测试结果表明,采用经过修饰的栅绝缘层SiO2/OTS和SiO2/PMMA的两种器件的开关电流比最高可达8×104,迁移率最高为1.22×10-3cm2/(V.s),而漏电流仅为10-10A,总体性能优于单层SiO2器件.

阳极氧化法制备Mg-Al复合氧化物绝缘层的研究

栅绝缘层是薄膜晶体管(TFT)的关键组成部分,低成本及低温制备是其未来的发展方向。阳极氧化法是可以实现这些目的的制备工艺技术之一。本文首先采用电子束蒸发在150℃的玻璃基板上制备Mg-Al合金薄膜,然后使用阳极氧化法形成Mg-Al复合氧化物薄膜,并对不同制备工艺条件下的薄膜结构、绝缘性能等进行了初步研究。所获得的Mg-Al氧化物薄膜具有均匀的非晶态结构以及较好的绝缘性能,适合于用作TFT的栅绝缘层。

高阻硅基GaN晶片上MIS栅结构GaN HEMT射频器件研制

5G通信中3.4~3.6 GHz是主要使用频段。GaN射频器件由于高频、低功耗、高线性度等优势,满足5G通信应用需求。文中在高阻硅基GaN外延片上研制了AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管(High Electron Mobility Transistor, HEMT),并分析了金属-绝缘层-半导体(Metal-Insulator-Semiconductor,MIS)栅对器件直流和射频特性的影响。研究发现:相比于肖特基栅结构,MIS栅结构器件栅极泄漏电流减少2~5个数量级,漏极驱动电流能力和跨导提高10%以上;频率为3.5 GHz时,增益从1.5 dB提升到4.0 dB,最大资用增益从5.2 dB提升到11.0 dB,电流增益截止频率为8.3 GHz,最高振荡频率为10.0 GHz。

提高GaN功率器件开关频率的技术途径

GaN基增强型高速开关器件是提升X波段微系统集成放大器工作效率的核心器件。介绍了凹槽栅结构、F-注入等制作GaN基增强型器件的关键技术,同时分析了场板、介质栅等对器件击穿特性的影响。针对影响GaN基功率器件开关特性的主要因素,重点分析了提高增强型GaN基功率器件开关频率的主要技术途径。减小器件的接触电阻、沟道方块电阻可以降低器件电阻对频率的影响。小栅长器件中栅电容较低,电子的沟道渡越时间较短,也可以提高器件的频率特性。此外,由于GaN基的功率器件频率高,设计应用在GaN器件上的栅驱动电路显得尤为重要。

MOSFET击穿特性的二维数值模拟

0引言 MOSET中产生击穿的机构有漏源击穿和栅绝缘层击穿。其中漏源击穿电压是由漏一衬底的PN结雪崩击穿电压与穿通电压两者中的较小者决定的。本文对漏源击穿运用MEDICI二维器件模拟软件进行分析。

高性能a-Si∶HTFT开关器件的研制

介绍了 ａ Ｓｉ∶ Ｈ Ｔ Ｆ Ｔ 开关器件的有源层、栅绝缘层、欧姆接触层以及界面特性的研究工作。研制了 ａ Ｓｉ∶ Ｈ Ｔ Ｆ Ｔ 单管器件， 其开关电流比达到 ６ 个数量级， 为最终研制ａ Ｓｉ∶ Ｈ Ｔ Ｆ Ｔ Ａ Ｍ Ｌ Ｃ Ｄ 视频图像显示器奠定了坚实的基础。