非晶氧化物半导体薄膜晶体管沟道层的研究进展

薄膜晶体管(TFT)作为开关元件广泛应用于平板显示领域,沟道层材料的选择直接影响了TFT的性能。近年来,基于非晶氧化物半导体(AOS)沟道层材料的TFT已成为具有潜力替代传统硅材料(非晶硅或多晶硅)沟道层TFT的新一代技术,有望应用于超大屏显示、3D显示、柔性显示以及透明显示等新一代显示领域。综述了AOS TFT沟道层的研究进展,重点介绍了AOS TFT用AOS沟道层在材料体系、成膜技术、薄膜的后续处理工艺、材料体系中各元素含量以及掺杂等方面的研究成果,并分析了AOS沟道层对AOS TFT性能的影响以及存在的问题,对AOS TFT的未来发展趋势进行了预测和展望。

透明非晶态氧化物半导体薄膜晶体管的研究进展

透明非晶态氧化物半导体薄膜晶体管(TAOS-TFT)以其诸多优势受到研究人员的青睐,最近几年发展迅速。文章以传统薄膜晶体管做对照,详细介绍了TAOS-TFT的原理、结构和性能,总结出TAOS-TFT相对于Si基TFT具有制备温度低、均一性好、迁移率高、对可见光全透明和阈值电压低等5方面的优势,指出了TAOS-TFT在进一步实用化过程中所面临的几个重要问题,其中最为重要的是需要尽快建立自身的集约化物理模型。

非晶氧化物薄膜晶体管的制备及电学性能综合性教学实验设计与实践

文章设计了非晶氧化物薄膜晶体管制备及电学性能综合性教学实验项目。实验教学实践表明,通过真空溅射镀膜、器件微加工及性能检测等多个实验环节的设计,有助于学生认识电子材料与器件对信息时代的基石作用,了解新型显示和智能终端领域的前沿技术及国家的重大需求。将多个实验内容有机关联成一个综合性教学实验项目,有利于学生理解复杂工程问题的内涵。

非晶CuNiSnO薄膜的生长与光电性能

采用脉冲激光沉积(PLD)法制备出一种新型的p型非晶氧化物-半导体非晶CuNiSnO(CNTO)。CNTO薄膜分别在室温(RT)与300℃的生长条件下获得,对其结构、光学和电学性能进行研究。研究结果表明,所得的CNTO薄膜为非晶态,表面平整,元素分布均匀。当衬底温度由RT升高至300℃时,CNTO薄膜的粗糙度由0.38nm下降至0.26nm;电阻率由高阻态转变为p型导电态,空穴浓度为4.06×1014/cm3。在300℃下生长的非晶CNTO薄膜表现为明显的p型导电,气敏测试结果进一步佐证了这一结论。此外,非晶CNTO薄膜可见光透过率达80%以上,为宽禁带非晶氧化物半导体,有望向透明显示领域发展。

软印刷法便捷制备非晶Zn-Sn-O场效应晶体管

在柔性透明电子学领域,非晶氧化物半导体是场效应晶体管的关键材料。采用了一种简单、低成本的方法,即软印刷技术制备高性能的锌锡氧化物Zn-Sn-O(ZTO)底栅型场效应晶体管(FETs)。利用自组装单分子膜(SAM)进行微接触印刷,制备了铟锡氧化物(ITO)源漏电极和ZTO晶体管沟道材料。柔性聚合物印章被用于SAMs的图形转移,然后在氧化物湿蚀刻期间用作化学保护层。光学显微镜和电子显微镜中可以清晰地看见良好的图形转移,其分辨率高,台阶轮廓清晰。电学测量显示制备的底栅型ZTO晶体管有着极低的漏电流(<1 nA/cm^(2))、高平均电子迁移率[2.2 cm^(2)/(V·s)]和优良的通断比(1.7×10^(7))。

电流体打印制备非晶In-Zn-O线型场效应晶体管

无掩膜版直接图形化制备非晶氧化物场效应晶体管的方法在透明电子学领域受到了广泛关注。提出了一种简易可行的采用电流体打印技术制备高性能的铟锌氧化物In-Zn-O(IZO)底栅型场效应晶体管。在氧化物表面打印自组装单分子膜作为湿法刻蚀的化学保护层,制备了轮廓清晰的线条型IZO场效应晶体管。直写式制备的底栅型IZO晶体管展现了优良的电学性能:极低的漏电流(<1 nA)、高电子迁移率[2.0 cm^(2)/(V·s)]、合理的通断比(3.1×10^(4))和较高的器件稳定性。实验结果为无掩膜版制备高性能氧化物晶体管提供了全新的方法。

高性能氧化物异质结薄膜晶体管的研究进展

非晶氧化物半导体(AOS)在先进显示、三维集成电路和柔性电子等前沿领域展现出巨大的应用潜力。现有AOS薄膜晶体管(TFT)的迁移率偏低,因此对其迁移率的研究成为目前研究的热点,而AOS异质结沟道是提高其迁移率最可行的技术路线,但目前AOS异质结TFT的发展面临传导机制不明晰和制备工艺不理想等难题。鉴于此,利用双栅耦合电场系统研究异质结能带结构对于量子阱输运通道的影响机制。通过剖析沟道的元素分布,揭示量子阱沟道极易发生阳离子层间相互扩散,提出新型复合沟道结构,提高AOS TFT的迁移率和稳定性,有助于提升我国显示和柔性电子等高科技产业的国际竞争力。

浸渍提拉法制备有机介质层铝铟锌氧薄膜晶体管

利用溶液法的浸渍提拉工艺制备了以有机聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)为介质层、非晶铝铟锌氧化物(a-AIZO)为沟道层的顶栅共面结构薄膜晶体管(TFT),研究了沟道层退火温度对TFT性能的影响机理。结果表明:较低退火温度(如300和350℃)下处理的沟道层中存在未彻底分解的金属氢氧化物,其以缺陷态形式存在于TFT沟道层内或沟道层/介质层界面处,对导电沟道中电子进行捕获或散射,劣化TFT的迁移率、电流开关比以及亚阈值摆幅。综合来看,退火温度高于400℃下制备的a-AIZO适用于TFT器件的沟道层,相应的器件呈现出较高的迁移率(大于20cm2/(V·s))、较低的亚阈值摆幅(小于0.5V/decade)以及高于104的电流开关比。