非晶IGZO透明导电薄膜的L-MBE制备

报道了一种利用等离子辅助激光分子束外延技术(L-MBE)在石英衬底上制备IGZO透明导电薄膜的新工艺.该工艺在超高真空中进行,可以有效避免杂质和污染,提高薄膜的纯度和光学、电学性能.通过优化生长时的气体离化功率,在300W射频功率下,得到光学电学性能优良的非晶态IGZO透明导电薄膜,其可见光范围内透过率超过80%,其室温电子迁移率高达16.14cm2v-1s-1,明显优于目前薄膜晶体管(TFT)中常用的非晶硅和有机物材料.测试结果表明,采用此工艺制备的非晶态IGZO透明导电薄膜,具有优良的光学、电学特性,能代替非晶硅和有机物,提高TFT-LCD的性能,实现真正的全透明、高亮度及柔性显示.

基于表面势的非晶IGZO薄膜晶体管分析模型

报道了一种适于模拟n沟道非晶IGZO薄膜晶体管(a-IGZO TFT)的直流I-V特性的分析模型。该模型充分考虑了深能级类受主态对自由电子的捕获,并将表面势的概念引入a-IGZO TFT结构。在分析器件能带结构和载流子输运的基础上,参考Si基MOSFET中表面势模型的分析方法,利用半导体-绝缘体界面电荷的泊松方程表达,并结合能带-电压关系,导出了器件饱和区和非饱和区的I-V解析表达式。通过Matlab编程模拟了a-IGZOTFT的转移特征曲线和输出特征曲线,对文献中实验数据进行拟合发现,提出的模型与实验数据均能很好地吻合。该模型结构简明,所包含的参数物理意义明确,有很强的实用性。

非晶InGaZnO薄膜成分配比对透明性和迁移率的影响

利用固相反应法制备了富铟含量在不同成分配比下的高质量InGaZnO陶瓷靶材,采用脉冲激光沉积法,在基片温度为20℃、氧压为1Pa条件下,在石英玻璃衬底上生长了非晶InGaZnO薄膜,并对薄膜进行X射线衍射、透射吸收光谱、拉曼光谱与霍尔效应测试。通过对InGaZnO薄膜的测试表征,在较低温度条件下,铟含量较高的薄膜样品保持了非晶结构、可见光的高透明性和高电子迁移率,InGaZnO薄膜有望应用于电子器件。

DUV辅助高压退火对a-IGZO薄膜微结构及光学特性的影响

利用原子力显微镜和椭圆偏振光谱仪,研究了不同退火温度下深紫外(DUV)辅助高压处理对溶液旋涂法制备的非晶IGZO薄膜微观结构与光学特性的影响。实验结果表明,通过DUV辅助高压退火处理,当退火温度从210℃升高至300℃,薄膜的光学带隙由2.97eV升至3.32eV,而膜表面粗糙层从22.81nm降至5.02nm。300℃-DUV处理的样品与同等压强下300℃无UV处理和350℃退火处理的相比,薄膜的折射率增加并明显地降低了其表面粗糙度,因此,DUV辅助高压退火处理能够有效减少有机化合物的残留,促进了成膜前驱基团的迁移,并形成更加致密的非晶IGZO薄膜。

SiN_X覆盖层厚度对非晶In-Ga-Zn-O薄膜退火晶化的影响研究

采用射频磁控溅射在二氧化硅衬底上沉积一层厚度200nm的非晶In-Ga-Zn-O(IGZO)薄膜,并在IGZO膜层上沉积厚度分别为20nm、50nm、60nm、70nm、90nm的SiNX薄膜覆盖层,于350℃条件下N2气氛中退火1h。采用X射线衍射(XRD)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、能量色散谱仪(EDS)对IGZO薄膜的微观结构及成分进行研究。研究结果表明,退火后无覆盖层的IGZO膜层仍为非晶状态,70nm以上SiNX覆盖层下的IGZO薄膜不发生晶化。与此不同,20~60nm的SiNX覆盖层下IGZO膜层与SiNX覆盖层的界面处存在纳米凸起柱,使IGZO薄膜与SiNX覆盖层的接触界面脱离,此厚度的SiNX覆盖层具有诱导非晶IGZO薄膜晶化的作用,IGZO膜层内部的晶粒直径约10nm。成分分析结果表明,结晶处In原子含量增加,IGZO薄膜中In原子的局域团聚是IGZO薄膜发生晶化的原因。

基于喷墨打印的In_2O_3/IGZO TFT的电学性能

利用喷墨打印技术制备了非晶铟镓锌氧化物(IGZO)薄膜、铟氧化物(In_2O_3)薄膜和性能明显改善的双层In_2O_3/IGZO异质结沟道薄膜,研究了薄膜的物理与电学特性。结果表明,喷墨打印制备的金属氧化物薄膜具有较高的光学透过率与较低的表面粗糙度;嵌入的In_2O_3层薄膜能减小IGZO与In_2O_3间的界面缺陷,明显提高In_2O_3/IGZO薄膜晶体管(TFT)的性能及其偏压稳定性。随着IGZO中In含量的增加,载流子浓度升高,器件的迁移率增大,但In_2O_3与IGZO间能级势垒会逐渐降低,最后导致难以控制关态电流和阈值电压,因此,适当调整In的比例有利于获得较高器件性能的In_2O_3/IGZO异质结沟道TFT。