高性能顶栅结构有机薄膜晶体管

采用六联苯(p-6P)和氧钒酞菁(VOPc)作为有源层材料,利用弱外延生长技术制备有机薄膜晶体管(OTFT)。在相同的工艺条件下制备了顶栅结构(top-gate)和底栅结构(bottom-gate)两种器件构型,发现两种不同结构的OTFT器件特性存在较大的差异,top-gate OTFT的迁移率比bottom-gate OTFT高很多。在顶栅结构的器件构型中获得了较高的器件特性参数,迁移率达到1.6cm2/V.s。研究了弱外延生长技术应用在两种不同器件构型中的差异,并解释了顶栅结构OTFT迁移率较高的原因。     

氧分压对射频溅射制备ZTO沟道层的薄膜晶体管器件性能的影响

以锌锡氧化物(ZTO)薄膜作为沟道层,聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)薄膜作为介质层低温(100℃)制备了顶栅共面结构的薄膜晶体管(TFT),并研究了ZTO沟道层成膜过程中氧分压对器件性能的影响。结果表明,ZTO沟道层具有稳定的非晶结构、较高的可见光透明性(在400~700nm范围内平均透过率大于等于89.61%),且增大氧分压有利于其可见光透明性的提升。霍尔测试结果表明,增大氧分压(由3.5×10-2Pa增大到7.5×10-2Pa)会降低ZTO电子载流子浓度(由4.73×10¹⁵cm-3降低到6.11×10¹²cm-3),致使基于ZTO沟道层TFT器件的能耗降低(表现为关态电流的降低和耗尽型器件阈值电压的正向移动)。此外,增大氧分压还有益于沟道层/介质层界面状态的优化,即亚阈值摆幅减小。     

KH550-GO复合栅介质低压氧化物薄膜晶体管

采用旋涂法制备硅烷偶联剂-氧化石墨烯(KH550-GO)新型复合栅介质薄膜,由于栅介质层和沟道层界面处明显的双电层效应,单位面积电容高达2.18×10~(–6)F/cm~2。通过自组装法,借助磁控溅射仪,仅需一次掩膜,即可同时生成晶体管的沟道与源漏电极。利用半导体参数分析仪在室温黑暗的条件下测量该晶体管的电学特性,结果表明,KH550-GO栅介质氧化物薄膜晶体管具有优良的电学性能,其工作电压仅为2 V、饱和电流为580μA、亚阈值摆幅108 m V/dec、开关比4×10~7、场效应迁移率16.7 cm~2·V~(-1)·s~(-1)。     

非晶铟镓锌氧化物薄膜晶体管的制备及其光敏特性研究

基于射频磁控溅射法制备了以非晶铟镓锌氧化物(a-IGZO)作为有源层的底栅顶接触式薄膜场效应晶体管(Thin Film Transistor,TFT),其长/宽比为300μm/100μm。研究了该器件在无激光和在三种不同波长激光照射下的光敏特性。实验表明,器件在波长分别为660、450和405nm三种激光照射下的阈值电压V_th分别为4.2、2.5和0V,均低于无激光时的4.3V,且器件的阈值电压随激光波长减小单调降低,此外,随着激光波长的下降,“明/暗”电流比K由0.54上升到8.06(在VGS=6V且VDS=5V条件下),光敏响应度R由0.33μA/mW上升到4.88μA/mW,可见激光波长越短,可获得更强的光电效应,光灵敏度也更高,该效应表明该器件在光电探测等领域具有广阔的应用前景。     

有机介质层铟锌氧化物薄膜晶体管

利用直流磁控溅射方法在玻璃基板上室温制备非晶铟锌氧化物半导体薄膜,薄膜表面平整。采用旋涂法室温制备聚四乙烯苯酚有机介质层。以铟锌氧化物薄膜作为沟道层、聚四乙烯苯酚作为介质层,成功制备了顶栅结构的薄膜晶体管。测试结果表明,所制备的薄膜晶体管具有饱和特性且为耗尽工作模式,薄膜晶体管的阈值电压为3.8V,迁移率为25.4cm2.V-1.s-1,开关比为106。     

溶液法氧化物薄膜晶体管的印刷制备

溶液法印刷制备电子器件因具有绿色环保、低成本、流程简单、柔性好和适应性强等优良特性,受到世界各个国家的重视,尤其高性能薄膜晶体管是平板显示和消费电子行业的基石,更成为了研究的热点。本文综述了基于溶液法氧化物薄膜晶体管印刷制备的最新研究进展,详细讨论了印刷氧化物薄膜晶体管结构优化、半导体层材料、电极层材料和绝缘层材料以及相关前驱体选择等,指出了提升器件性能的关键,明确了器件后处理与稳定性的关系。最后,本文总结了氧化物薄膜晶体管在印刷制备和应用过程中存在的问题以及发展前景。     

采用不同透明电极的非晶铟镓锌氧化物薄膜晶体管

采用透明材料ITO和AZO为源漏电极,在室温下利用射频磁控溅射方法制作了底栅结构的非晶铟镓锌氧化物薄膜晶体管。实验发现,制备的薄膜晶体管均表现出了良好的开关特性。其中采用AZO为电极的薄膜晶体管的场效应迁移率为1.95cm2/V.s,开关比为4.53×105,在正向偏压应力测试下,阈值电压的漂移量为4.49V。     

底栅和顶栅结构全透明氧化锌薄膜晶体管的制备

报道了制备在50mm石英玻璃衬底上的透明氧化锌薄膜晶体管(ZnO-TFT),采用了底栅和顶栅两种结构进行比较.ZnO沟道层由射频磁控溅射方法制备,SiO2薄膜作为栅绝缘层.结果发现底栅结构的ZnO-TFT具有较好的电学性质,该器件工作在n沟道增强模式,具有较好的夹断效应和饱和特性,其场效应迁移率、阈值电压和电流开关比分别为18.4cm2/(V·s),-0.5V和104.顶栅结构的ZnO-TFT则工作在n沟道耗尽模式,没有明显的饱和特征.不同结构ZnO-TFT电学性质的差别可能是由于不同的ZnO/SiO2界面特性所致.两种结构的ZnO-TFT在可见光波段都有很高的光学透过率.     

双层有源层非晶铟镓锌氧化物薄膜晶体管的仿真

采用SILVACO软件的ATLAS对双有源层非晶铟镓锌氧化物薄膜晶体管进行二维器件模拟,研究了在底栅顶接触的结构下,不同沟道厚度比的情况下的器件的电学特性。在IZO材料的厚度为5nm、IGZO材料的厚度为35nm时,器件的最佳开关电流比约为3.5×1013,亚阈值摆幅为0.36V/dec。并在此厚度比的基础上,模拟了两层材料的隙态密度,并通过改变态密度模型中的相关参数,观察两层材料对器件的电学特性的影响情况。     

底栅和顶栅结构全透明氧化锌薄膜晶体管的制备

报道了制备在50mm石英玻璃衬底上的透明氧化锌薄膜晶体管(ZnO-TFT),采用了底栅和顶栅两种结构进行比较.ZnO沟道层由射频磁控溅射方法制备,SiO2薄膜作为栅绝缘层.结果发现底栅结构的ZnO-TFT具有较好的电学性质,该器件工作在n沟道增强模式,具有较好的夹断效应和饱和特性,其场效应迁移率、阈值电压和电流开关比分别为18.4cm2/(V·s),-0.5V和104.顶栅结构的ZnO-TFT则工作在n沟道耗尽模式,没有明显的饱和特征.不同结构ZnO-TFT电学性质的差别可能是由于不同的ZnO/SiO2界面特性所致.两种结构的ZnO-TFT在可见光波段都有很高的光学透过率.     

Analysis of the Annealing Budget of Metal Oxide Thin-Film Transistors Prepared by an Aqueous Blade-Coating Process

Metal oxide (MO) semiconductors are widely used in electronic devices due to their high optical transmittance and promising electrical performance. This work describes the advancement toward an eco-friendly, streamlined method for preparing thin-film transistors (TFTs) via a pure water-solution blade-coating process with focus on a low thermal budget. Low temperature and rapid annealing of triple-coated indium oxide thin-film transistors (3C-TFTs) and indium oxide/zinc oxide/indium oxide thin-film transistors (IZI-TFTs) on a 300 nm SiO₂ gate dielectric at 300 °C for only 60 s yields devices with an average field effect mobility of 10.7 and 13.8 cm² V⁻¹ s⁻¹, respectively. The devices show an excellent on/off ratio (>10⁶), and a threshold voltage close to 0 V when measured in air. Flexible MO-TFTs on polyimide substrates with AlO_x dielectrics fabricated by rapid annealing treatment can achieve a remarkable mobility of over 10 cm² V⁻¹ s⁻¹ at low operating voltage. When using a longer post-coating annealing period of 20 min, high-performance 3C-TFTs (over 18 cm² V⁻¹ s⁻¹) and IZI-TFTs (over 38 cm² V⁻¹ s⁻¹) using MO semiconductor layers annealed at 300 °C are achieved.     

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.     

Impact of Layer Configuration and Doping on Electron Transport and Bias Stability in Heterojunction and Superlattice Metal Oxide Transistors

The astonishing recent progress in the field of metal oxide thin‐film transistors (TFTs) and their debut in commercial displays is accomplished using vacuum‐processed multicomponent oxide semiconductors. However, emulating this success with their solution‐processable counterparts poses numerous scientific challenges. Here, the development of high mobility n‐channel TFTs based on ultrathin (<10 nm) alternating layers of In₂O₃ and ZnO that are sequentially deposited to form heterojunction and superlattice channels is reported. The resulting TFTs exhibit high electron saturation mobility (13 cm² V^?1 s^?1), excellent current on/off ratios (>10⁸) with nearly zero onset voltages and hysteresis‐free operation despite the low temperature processing (≤200 °C). The enhanced performance is attributed to the formation of a quasi‐2D electron gas‐like system at the In₂O₃/ZnO heterointerface due to the conduction band offset. It is shown that altering the oxide deposition sequence has an adverse effect on electron transport due to formation of trap states. Optimized multilayer TFTs are shown to exhibit improved bias‐stress stability compared to single‐layer TFTs. Modulating the electron concentration within the superlattice channel via selective n‐doping of the ZnO interlayers leads to almost 100% saturation mobility increase (≈25 cm² V^?1 s^?1) even when the TFTs are fabricated on flexible plastic substrates.     

集中参数共面带线低通滤波器的设计研究

共面带线具有平行结构,优良的线性发散的传输特性,对基片的厚度不是很敏感,可广泛运用于单平面微波电路如检波器、滤波器、天线和光电子设备等的设计。目前,国内外对于共面带线滤波器的研究不多,采用微带线滤波器的设计原理,对集中参数低通滤波器的设计方法进行了研究,设计一种集中参数的低通滤波器,并通过试验和仿真进行验证,表明该方法对共面带线低通滤波器的设计具有很大的借鉴意义。     

溶液法制程对有机薄膜晶体管性能影响的研究

基于新型的聚合物绝缘材料和半导体材料,采用溶液法旋涂工艺制作有机薄膜晶体管,通过优化聚合物半导体材料的溶剂、旋涂速度、退火温度等条件,提高有机薄膜晶体管的器件性能。结果表明,不同溶剂溶解半导体对制成的有机薄膜晶体管的迁移率影响明显;半导体层旋涂速度过慢和退火温度过低都会降低有机薄膜晶体管的性能。当采用1,2,4-三氯苯(TCB)作为半导体溶剂,旋涂速度为3 000r/min,后烘温度为190℃时,有机薄膜晶体管的迁移率可以达到约0.5cm2·V-1·s-1,亚阈值摆幅降至约0.6V/dec,开关比大于106。     

溅射功率变更对In-Sn-Zn-O TFT器件性能的影响研究

以硅作为衬底,以采用不同直流(DC)磁控溅射功率制备的ITZO薄膜作为有源层制备了薄膜晶体管(TFTs)器件.在溅射功率从80 W变化到160 W的过程中,对ITZO TFTs的电气性能和稳定性进行了研究.当溅射功率为80 W时,器件具有最低的有源层载流子浓度(Nd)2.58×1017cm-3以及有源层与栅极绝缘层接触面最小的缺陷阱密度(Nt)5.677×1011cm-2,器件显示出优秀的电气性能.例如:0.156 V/dec的亚阈值摆幅(SS)、-3.596 V的开启电压(VON)、-1.872 V的阈值电压(VTH)和高达7.773×108的电流开关比(ION/IOFF).与此同时,在负向偏置压力下,该器件也显示出最强的电气稳定性.由测试结果看出,较低的溅射功率有助于ITZO TFTs器件性能的提升.     

A Review of Low‐Temperature Solution‐Processed Metal Oxide Thin‐Film Transistors for Flexible Electronics

Solution processing, including printing technology, is a promising technique for oxide thin‐film transistor (TFTs) fabrication because it tends to be a cost‐effective process with high composition controllability and high throughput. However, solution‐processed oxide TFTs are limited by low‐performance and stability issues, which require high‐temperature annealing. This high thermal budget in the fabrication process inhibits oxide TFTs from being applied to flexible electronics. There have been numerous attempts to promote the desired electrical characteristics of solution‐processed oxide TFTs at lower fabrication temperatures. Recent techniques for achieving low‐temperature (<350 °C) solution‐processed and printed oxide TFTs, in terms of the materials, processes, and structural engineering methods currently in use are reviewed. Moreover, the core techniques for both n‐type and p‐type oxide‐based channel layers, gate dielectric layers, and electrode layers in oxide TFTs are addressed. Finally, various multifunctional and emerging applications based on low‐temperature solution‐processed oxide TFTs are introduced and future outlooks for this highly promising research are suggested.     

镀有LB膜的长周期光纤光栅的谐振波长研究

从理论上分析了长周期光纤光栅谐振波长随外界环境折射率变化而变化的光谱特性,此分析结果可以较好地解释镀有LB膜(Langmuir-Blodgett thin-film)的长周期光纤光栅的谐振波长与膜厚之间的关系。     

半导体碳纳米管的长度分选及其薄膜晶体管性能研究

半导体型碳纳米管薄膜的高质量制备及其优化对于碳纳米管基电子器件具有重要意义.其中半导体型碳纳米管的长度是影响薄膜质量的重要因素之一.文章通过聚[9-(1-辛酰基)-9H-咔唑-2,7-二基](PCz)成功制备了高纯度半导体型碳纳米管溶液,经过循环沉积工艺,高效地降低了分散液中的短碳管含量,有效地提升了半导体型碳纳米管的平均长度,在此基础上通过标准工艺成功制备了高性能碳纳米管薄膜晶体管.结果显示,优化后的长碳纳米管溶液制备的薄膜晶体管具有优异的电学性能,其开关比高达107,迁移率高达34 cm2·V-1·s-1,比相应的短管性能提升了 3倍.