溅射功率对MgZnO薄膜晶体管性能的影响

本文通过射频磁控溅射的方法在Si衬底上制备了MgZnO薄膜晶体管,研究不同溅射功率对MgZnO薄膜晶体管电学和薄膜性能的影响,对制备的器件采用Keysight B 1500 A型号的半导体参数仪测试其电学性能,通过公式计算分析电学参数.利用原子力显微镜(AFM)和描电子显微镜(SEM)对薄膜表面形貌进行探测.实验结果表明,不同溅射功率对MgZnO薄膜晶体管的性能有影响,当Mg靶溅射功率为3 W时,器件电学性能以及薄膜质量最佳,电流开关比为1.54×10^(7),阈值电压为24 V,亚阈值摆幅为1.1 V/decade,界面缺陷态密度为3.82×10^(12) cm^(-2)·eV^(-1),所占的的原子百分比(at.%)分别为1.54,MgZnO薄膜的均方根粗糙度(RMS)为1.168 nm,粗糙度数值最低.

MgZnO薄膜晶体管在紫外探测中的特性研究

室温下通过磁控溅射的方式在热氧化SiO2的衬底上沉积MgZnO薄膜,研究Mg元素的少量掺杂对薄膜以及器件性能的影响,使用湿法刻蚀的方法制备了MSM结构的器件。器件开关比3.66×106,在入射波长为365nm、254nm的光照下响应度分别达到了3.16A/W、7.74A/W.光暗电流比在101~104之间。通过紫外光分度计测试出薄膜在可见光区域透过率达到90%以上,光学带隙为3.28eV。

氧化锌锡薄膜晶体管的制备与性能研究

为了提高薄膜晶体管的性能,本文基于射频磁控溅射技术,采用氧化锌锡(ZTO)材料作为沟道层,在SiO2/p-Si衬底上制备高性能ZTO薄膜晶体管。采用AFM、XRD、UV-Vis研究了溅射功率对ZTO薄膜的表面形貌和光学性能的影响。使用半导体参数仪对ZTO薄膜晶体管进行电学性能的测试,利用XPS分析研究溅射功率对ZTO薄膜中元素组成和价态的影响,探索高性能薄膜晶体管的原理机制。实验结果表明,所有ZTO薄膜样品是非晶结构,表面致密,透光率均大于90%。适当增加溅射功率能够改善ZTO薄膜晶体管的电学性能。在90 W溅射功率下制备的薄膜晶体管综合性能较好,其饱和迁移率达到了15.61 cm^(2)/(V·s),亚阈值摆幅为0.30 V/decade,阈值电压为-5.06 V,电流开关比为8.92×10^(9)。

喷墨打印高迁移率铟锌锡氧化物薄膜晶体管

采用喷墨打印工艺制备了铟锌锡氧化物(indium-zinc-tin-oxide,IZTO)半导体薄膜,并应用于底栅顶接触结构薄膜晶体管(thin-film transistor,TFT).研究了墨水的溶剂成分以及溶质浓度对打印薄膜图案轮廓的影响.结果表明二元溶剂IZTO墨水中乙二醇溶剂可有效平衡溶质向内的马兰戈尼回流与向外的毛细管流,避免了单一溶剂墨水下溶质流动不平衡造成IZTO薄膜的咖啡环状沉积轮廓图案,获得均匀平坦的薄膜图案轮廓和良好接触特性,接触电阻为820Ω,优化后IZTO TFT器件的饱和迁移率达到16.6 cm^(2)/(V·s),阈值电压为0.84 V,开关比高达3.74×10^(9),亚阈值摆幅为0.24 V/dec.通过打印薄膜凝胶化模型解释了IZTO墨水溶剂成分、溶质浓度与最终薄膜形貌的关系.

IGZO薄膜晶体管生物传感器无标记检测强直性脊柱炎

为了快速检测强直性脊柱炎血清学分子标志物人体白细胞抗原(HLA-B27),开发了一种基于人体白细胞抗原B27(HLA-B27)功能化的氧化铟镓锌(IGZO)薄膜晶体管生物传感器。利用射频磁控溅射技术和微纳加工工艺制备了IGZO薄膜晶体管(IGZO TFT),采用3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)和抗体对IGZO TFT进行修饰,制备出针对HLA-B27检测的生物传感器。实验结果表明,功能化的IGZO TFT生物传感器具有稳定的电学特性和传感性能。传感器对HLA-B27的检测极限为1 pg/mL,在1 pg/mL至100 ng/mL的范围内均有良好的线性响应。这说明所设计的高性能生物传感器能够有效检测出强直性脊柱炎的标志物。此外,IGZO TFT可以扩展为传感器阵列平台,实现对某种疾病多种标志物的联合检测,在便携式床旁诊断设备的应用中具有巨大潜力。

非晶铟镓锌氧薄膜晶体管反相器稳定性提升的电路设计

薄膜晶体管(TFT)反相器的稳定性问题是影响其在玻璃上系统(SOG)显示技术等领域中实际应用的重要挑战。本文基于实验数据提取了非晶铟镓锌氧TFT器件仿真模型,拟合并得到了其阈值电压变化幅度(ΔVTH)与电压偏置时间的拉伸指数方程。在此基础上,探究了传统伪CMOS反相器的电学稳定性随偏置时间的变化规律,并提出了一种改进的TFT反相器电路,对其进行管宽调节并设计了物理版图。改进型反相器通过延迟输出级下拉管的开启使输出高电平值接近电源电压,增加了18.47%。通过反馈缓解其阈值电压漂移所导致的等效电阻增大对输出级电流的影响,显著提高了其速度稳定性。在电压偏置时间为2.56×10^(7)s时,其上升时间的变化率只有4.09%,远低于传统伪CMOS反相器的296.11%。

非晶铟镓锌氧化物薄膜晶体管制备工艺及性能研究

本文介绍了利用射频磁控溅射技术在氧化硅衬底上制备非晶氧化铟镓锌(a-IGZO)薄膜,对溅射的薄膜进行了不同条件下的特性分析,制备成a-IGZO薄膜晶体管(a-IGZO TFT),并分别研究了溅射气氛、有源层厚度和退火工艺对器件电学性能的影响。实验表明,当使用50W的溅射功率时,溅射过程中补充氧气,可以填补材料的深能级氧空位缺陷,提高了器件性能。但氧气浓度过大也会造成吸附氧等受主缺陷增多,更易发生载流子的散射,实验中采用氩氧比为Ar∶O2=24∶1.2的条件器件性能较好。其次,当有源层厚度控制在40~50nm时,器件性能较好,且40nm的薄膜性质更佳。最后,高温退火工艺可以改善薄膜的缺陷,消除薄膜内部原有应力。相比氮气退火条件,将薄膜在空气下退火可以实现更好的电学特性,将40nm的薄膜在空气下400℃退火30min,a-IGZO TFT的性能达到最佳,其迁移率为15.43cm^(2)/(V·s),阈值电压为13.09V,电流开关比为7.3×10^(8),为将来制备晶圆级的高迁移a-IGZO TFT奠定了基础。

基于薄膜晶体管的铁电/驻极体协同有机光电突触

基于薄膜晶体管结构,在铁电突触晶体管的基础上,增加了驻极体这一功能层,制备出一种铁电/驻极体突触晶体管。与传统的铁电突触晶体管相比,其开关比增大了一个数量级,阈值电压减少了10 V。薄膜表面的均方根粗糙度从2.95 nm降到0.66 nm,有利于载流子的传输。同时,在不同颜色的光照下,该器件呈现出4种不同的突触状态,多级光电突触的功能使其有望降低神经网络的复杂性。

不同厚度铁电薄膜的制备及15nm Hf_(0.5)Zr_(0.5)O_(2)铁电晶体管性能研究

在铁电场效应晶体管(Ferroelectric Field Effect Transistor,FeFET)中,Hf_(0.5)Zr_(0.5)O_(2)(HZO)铁电薄膜的厚度是影响晶体管性能的关键参数。通过制备不同厚度铁电薄膜的铁电电容对其进行测试,选择最优厚度的铁电薄膜,设计制备一种15 nm Hf_(0.5)Zr_(0.5)O_(2)铁电薄膜的铁电晶体管——Si/HZO/W(MFS)栅极结构的铁电晶体管。它的剩余极化强度2Pr达到30μC·cm^(-2),具有高的循环稳定性和倍率性能,电压窗口达到1.2 V,在铁电存储器领域具有巨大的应用潜力。

IAZO薄膜晶体管的制备与性能研究

为了探究退火温度对IAZO薄膜晶体管器件光电性能的影响,采用射频溅射单溅射法,并在(400~700)℃的范围内制备了一系列真空退火后的IAZO薄膜晶体管。分别对IAZO薄膜表面形貌、内部结构、元素组成和价态组成进行分析,采用半导体参数仪及搭配的探针台测试电学性能测试。采用紫外可见分光光度计测试薄膜透过率。结果表明,随着退火温度的升高,器件的电学性能先呈现上升趋势,达到峰值后开始下降。在500 ℃真空退火1 h后,IAZO TFT饱和迁移率为0.18 cm2/(V·s)、阈值电压为3.35 V、亚阈值摆幅为0.10 V/decade、开关比为1.13*108。IAZO薄膜透光率达到90 %以上、光学带隙达到4.1 eV,器件性能达到最佳。

低温快速制备基于溶液工艺的高性能氧化铟薄膜及晶体管

利用脉冲紫外线辅助热退火在200℃的低温条件下,5 min内制备了基于溶液工艺的氧化铟薄膜及薄膜晶体管.对比传统热退火,研究了脉冲紫外线辅助热退火对氧化铟薄膜的表面形态、化学结构和电学特性的影响.实验结果表明,脉冲紫外线辅助热退火方式能够在短时间内实现改善氧化铟薄膜的质量及薄膜晶体管的性能.原子力显微镜和场发射扫描电子显微镜结果显示该薄膜表面较传统热退火制备薄膜表面更为致密平坦.X射线光电能谱测试表明,脉冲紫外线辅助热退火处理后会产生氧空位,从而提高载流子浓度,改善了氧化铟薄膜的导电性.此外,对比研究了紫外线辅助热退火对氧化铟薄膜晶体管电气性能的影响.结果表明器件的电学特性得到了明显改善,亚阈值摆幅降低至0.12 mV/dec,阈值电压为7.4 V,电流开关比高达1.29×107,场效应迁移率提升至1.27 cm^(2)/(V·s).因此,脉冲紫外线辅助热退火是一种简单、快速的退火方式,即使在低温条件下也能快速提高氧化铟薄膜和薄膜晶体管的性能.

不同工艺条件对柔性低温多晶硅薄膜晶体管性能影响

为了探究不同工艺对柔性低温多晶硅薄膜晶体管性能的影响,对比了3种不同工艺薄膜晶体管的电学特性和陷阱特性。首先,通过瞬态电流法研究陷阱,运用陷阱对载流子的捕获和释放的特点测量得到瞬态电流曲线,通过分别改变栅压和漏压并结合不同温度的陷阱去俘获峰值曲线提取的激活能分析得到不同俘获过程所对应的不同位置的3种陷阱。其次,用仪器测量器件的I-V特性曲线,提取器件的阈值电压V_(TH)、亚阈值摆幅S和迁移率μ进行比对分析。结果显示,样品A2的工艺改善了膜质,降低了器件的阈值电压和关态漏电流,同时降低了栅氧化层的陷阱密度;样品A4的工艺填补了界面和沟道内的悬挂键,优化了器件的迁移率和亚阈值摆幅,同时降低了界面和晶界的陷阱密度。

脉冲对InGaZnO薄膜晶体管性能的影响

超大尺寸IGZO(InGaZnO)产品在高温高湿(50℃/80%)信赖性评价中易发生异常显示不良(Abnormal Display,AD)。其不良原因主要是集成栅极驱动电路(Gate Driver On Array,GOA)的关键器件M2转移特性曲线(IDS-VGS)在评价中发生了严重正移。本文通过脉冲实验,模拟GOA关键器件M2的实际工作环境,重现了转移特性曲线严重正移的不良现象。通过设置不同的脉冲实验,揭示了造成不良的主要影响因素:M2器件关闭时,漏极与源极之间的压差VDS过大,使IGZO膜层内的氧空位V+O在电场作用下同时向IGZO与GI(Gate Insulator)的边界及源极端迁移,由于氧空位V+O对电子的捕获作用,最终导致转移特性曲线发生正移,并发现迁移的氧空位V+O经过加热后可以复原。此外,在不改变IGZO成膜条件下,通过减小M2器件关闭时的VDS压差,导入超大尺寸IGZO产品,高温高湿信赖性评价2000 h未发生AD不良。

高迁移率金属氧化物半导体薄膜晶体管的研究进展

基于金属氧化物半导体(MOS)的薄膜晶体管(TFT)由于较高的场效应迁移率(μFE)、极低的关断漏电流和大面积电性均匀等特点,已成为助推平板显示或柔性显示产业发展的一项关键技术。经过30余年的研究,非晶铟镓锌氧化物(a-IGZO)率先替代非晶硅(a-Si)在TFT中得到推广应用。然而,为了同时满足显示产业对更高生产效益、更佳显示性能(如高分辨率、高刷新率等)和更低功耗等多元升级要求,需要迁移率更高的MOS TFTs技术。本文从固体物理学的角度,系统综述了MOS TFTs通过多元MOS材料实现高迁移率特性的研究进展,并讨论了迁移率与器件稳定性之间的关系。最后,总结展望了MOS TFTs的现状和发展趋势。

顶栅共面结构非晶氧化物薄膜晶体管的低成本制备及性能研究

将溶液法制备的不含镓的非晶InAlZnO薄膜和有机聚甲基丙烯酸甲酯薄膜分别作为沟道层和介质层,制备了顶栅共面结构的非晶氧化物薄膜晶体管(TFT)器件,探讨了沟道层中Al含量对器件性能的影响。结果表明:Al对InZnO薄膜中氧空位的形成能起到一定抑制作用,增加Al含量即可降低沟道层中的电子载流子浓度,使得InAlZnO TFT器件阈值电压正向移动、关态电流减小,以有利于器件开关比的提升。此外,基于沟道层中Al含量的调整可通过优化沟道层/介质层界面状态来促进器件阈值电压滞回稳定性的提升。当沟道层中Al含量为30%时,制备的器件具有最佳综合性能。

基于可加速学习有机薄膜晶体管的视觉图像预处理的研究

图像在传输和显示过程中,由于噪声、特征衰减等原因会造成不同程度的图像质量下降问题,导致信息的错误传递,因此通过图像预处理来改善图像质量及提取图像特征十分必要。除了需要图像采集,还需要人脑对图像进行信息处理。神经形态显示器件作为可以模拟人脑中的神经元突触,具有传输快、抗干扰能力强等诸多优点,被认为是神经形态领域中有价值的组成部分。提出二维材料Ti3C2TxMXene纳米片与钙钛矿量子点共混(CsPbBr3/MXene)形成的异质结结构增强了光电流的产生,并结合有机半导体材料PDVT-10优异的载流子迁移率制备的有机薄膜突触晶体管,成功模拟了生物突触的兴奋性突触后电流(Excitatory Post-Synaptic Current,EPSC)、双脉冲易化(Paired-Pulse Facilitation,PPF)等基本功能。在相同的光脉冲刺激下,相较于纯CsPbBr3突触晶体管,CsPbBr3/MXene突触晶体管的单脉冲EPSC与多脉冲EPSC峰值分别达到148%与157.6%的巨幅提升,实现了在相同时间内从短期可塑性(Short-Term Plasticity,STP)到长期可塑性(Long-Term Plasticity,LTP)的快速转化。

中大尺寸电子纸发展现状及其薄膜晶体管基板技术分析

从电子纸市场观察入手,介绍了中大尺寸电子纸显示在电子阅读器和标牌等领域的应用现状,阐述了电子纸供应链主要情况,探讨了薄膜晶体管基板作为供应链关键上游材料的技术发展方向,分析了薄膜晶体管基板技术上的创新和实现构想,为新一代中大尺寸电子纸显示用薄膜晶体管基板的设计提供参考和指导建议。

CEC·咸阳第8.6代薄膜晶体管液晶显示器件(TFT-LCD)项目

一、工程概况该工程位于陕西省咸阳市,是我国建成投产的第一条8.6代液晶面板生产线,是国家“十三五”规划重大工程。工程是全球最大且唯一建设在高烈度区的多层全钢结构超洁净智能环保高科技电子厂房,占地面积57.4万m2,建筑面积71.2万m2,包括生产厂房、动力中心及配套建筑等19个单体。

碳纳米管薄膜场效应晶体管低温电学特性

基于网络状碳纳米管(carbon nanotube,CNT)薄膜制备了网络状碳纳米管薄膜场效应晶体管(carbon nanotube thin film field effect transistor,CNT-TFT),研究了温度为100~300 K时,CNT-TFT的电学特性,并对关键电学参数,如开态电流I_(on)、跨导G_(m)、阈值电压V_(th)和亚阈值摆幅S_(S)等,进行了深入分析。研究结果表明,随着温度的降低,G_(m)出现了下降,V_(th)向左漂移;在G_(m)和V_(th)共同作用下,I_(on)显著下降。通过对电学参数随温度演化机制的深入分析,发现器件G_(m)的降低不仅与CNT内的散射及CNT-金属接触电阻相关,而且与交叠的碳纳米管间的结电阻密切相关。同时,研究还表明,低温下,界面俘获中心对电子俘获概率的减小是引起器件V_(th)和S_(S)变化的主要因素。

柔性薄膜晶体管在传感器领域的研究进展

当今的电子产品正面临着颠覆性的演变,从笨重刚性设备发展到轻巧、柔软和灵活的设备,甚至需要生物相容性和可生物降解等。薄膜晶体管(TFT)是构成柔性电子的最常见的有源薄膜器件之一,在可穿戴和纺织集成系统、表皮设备和机器人人造皮肤等领域具有巨大潜力。首先介绍了TFT的种类和制备方法,对比了真空法和溶液法两者的优缺点;接着从TFT各功能层出发,包括绝缘层、半导体层和电极,对比了无机金属氧化物和聚合物材料体系,并总结了柔性TFT在传感器领域的研究进展和应用;最后,提出了柔性TFT在传感器领域存在的难点和问题,对其应用进行了展望。