X射线光电子能谱法研究In_(0.53)Ga_(0.47)As基Er_2O_3薄膜的能带排列

采用分子束外延(MBE)法在In_(0.53)Ga_(0.47)As衬底上沉积了金属Er薄膜,后经氧气退火得到Er_2O_3薄膜。台阶仪测得该Er_2O_3薄膜厚约10 nm。X射线光电子能谱(XPS)显示,采用此方法得到的Er_2O_3薄膜符合化学计量比。原子力显微镜测试结果显示,该薄膜表面平整。采用X射线光电子能谱同时测得Er 4d、In 3d和O1s的芯能级谱、Er_2O_3的价带谱以及O1s的能量损失谱,从而得到Er_2O_3的禁带宽度以及Er_2O_3与In_(0.53)Ga_(0.47)As衬底之间的价带偏移和导带偏移,数值分别为(5.95±0.30)eV、(-3.01±0.10)eV和(2.24±0.30)eV。通过X射线光电子能谱方法得到了Er_2O_3/In_(0.53)Ga_(0.47)As异质结的能带排列。从能带偏移的角度来看,上述研究结果表明,Er_2O_3是一种非常有应用前景的In_(0.53)Ga_(0.47)As基栅介质材料。     

基于铟镓锌氧化物的纸基柔性薄膜晶体管器件研究

目前大多数柔性薄膜晶体管(TFT)使用塑料基板替代玻璃基板会导致白色污染加重,本研究采用可降解的纳米纤维素纸作为柔性基板,其具有粗糙度仅为3.12 nm的优异平滑度,且整个器件沉积完后只增加至6.03 nm。更重要的是,该TFT器件通过磁控溅射制备IGZO/Al₂O₃作为有源层,使得器件在室温下无需热退火处理,避免了纳米纸不耐高温的问题。在有源层中,Al₂O₃充当电子桥连接了不连续的铟镓锌氧化物(IGZO),且IGZO有着微弱的结晶,大量的载流子得以沿沟道流通。该纸基器件展示出迁移率为22.5 cm²/(V·s)、开关比高达5.07×10⁶、阈值电压V_th仅为-0.036 V的优异性能,并且有着很好的正偏压和负偏压稳定性。这种纸基TFT在未来的绿色且柔性显示中具有巨大的应用潜力。     

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。     

高可靠性Cu BCE a-IGZO TFTs的制作

背沟道刻蚀型（BCE）非晶氧化铟镓锌薄膜晶体管（a-IGZO TFT）具有工艺简单、寄生电容小以及开口率高等优点,但BCE IGZO器件背沟道易受酸液和等离子体损伤,进而引起TFT均匀性和稳定性等方面问题,随着GOA技术的导入,对TFT器件电学性能的均匀性和稳定性提升的要求也日益迫切,因此开发高信赖性BCE IGZO TFT是技术和市场的迫切要求。本文主要分析了基于IGZO的背沟道刻蚀型薄膜晶体管电学性质,通过优化钝化层材料,色阻材料以及GOA TFT结构等削弱因背沟道水汽吸附引起的器件劣化,偏压温度应力测试结果显示优化后的TFT展现了良好的稳定性——在80℃,栅极30 V负向偏压条件下,2 000 s的ΔV_th小于1 V。最终,利用优化的IGZO TFT制作了215.9 mm（85 in）8K4K 120 Hz液晶显示器。     

高可靠性Cu BCE a-IGZO TFTs的制作（英文）

背沟道刻蚀型(BCE)非晶氧化铟镓锌薄膜晶体管(a~-IGZO TFT)具有工艺简单、寄生电容小以及开口率高等优点,但BCE IGZO器件背沟道易受酸液和等离子体损伤,进而引起TFT均匀性和稳定性等方面问题,随着GOA技术的导入,对TFT器件电学性能的均匀性和稳定性提升的要求也日益迫切,因此开发高信赖性BCE IGZO TFT是技术和市场的迫切要求。本文主要分析了基于IGZO的背沟道刻蚀型薄膜晶体管电学性质,通过优化钝化层材料,色阻材料以及GOA TFT结构等削弱因背沟道水汽吸附引起的器件劣化,偏压温度应力测试结果显示优化后的TFT展现了良好的稳定性——在80℃,栅极30V负向偏压条件下,2 000s的ΔV_(th)小于1V。最终,利用优化的IGZO TFT制作了215.9mm(85in)8K4K120Hz液晶显示器。     

基于印刷双层电极的氧化物薄膜晶体管

为满足印刷显示的大面积制备、低信号延迟的需求,有必要开发应用于氧化物薄膜晶体管(TFTs)的低电阻印刷电极。研究发现喷墨打印Ag和氧化物有源层的界面接触特性较差,导致基于Ag电极的氧化物TFT性能很差。通过在Ag电极和有源层中间插入喷墨打印的氧化铟锡(ITO)电极,可以阻隔Ag纳米颗粒扩散入有源层。此外,ITO电极可以与Ag和有源层形成良好的接触特性,大幅降低了接触电阻。基于Ag/ITO双层电极的TFT较基于单层Ag电极的性能大幅提升:迁移率达16.0cm~2·V~(-1)·s~(-1),开关比达6.2×10~7,亚阈值摆幅为174mV/Decade,阈值电压为-2.0V。该结果证明了印刷Ag电极在氧化物TFT的应用潜力,并有助于建立导电氧化物薄膜和金属导电纳米材料堆叠结构的复合导电薄膜体系,实现优势互补。     

绝缘层材料及结构对薄膜晶体管性能的影响

基于半导体仿真软件Silvaco TCAD对薄膜晶体管(TFT)进行器件仿真,并结合实验验证,重点分析不同绝缘层材料及结构对TFT器件性能的影响。仿真及实验所用薄膜晶体管为底栅电极结构,沟道层采用非晶IGZO材料,绝缘层采用SiN_x和HfO_2多种不同组合的叠层结构。仿真及实验结果表明:含有高k材料的栅绝缘层叠层结构较单一SiN_x绝缘层结构的TFT性能更优;对SiN_x/HfO_2/SiN_x栅绝缘层叠层结构TFT,HfO_2取40nm较为合适;对含有高k材料的3层和5层绝缘层叠层结构TFT,各叠层厚度相同的对称结构TFT性能最优。本文通过仿真获得了TFT性能较优的器件结构参数,对实际制备TFT器件具有指导作用。     

IGZO TFT与ZnO TFT的性能比较

分析比较了ZnO TFT与IGZO TFT的主要光电学特性以及阈值电压稳定性。结果表明:ZnO薄膜与IGZO薄膜在可见光波长范围内都有着较高的光学透过率;在同等制备条件下,IGZO TFT器件的场效应迁移率、开关电流比、阈值电压及亚阈值系数等方面的特性均明显好于ZnO TFT;二者都有着较低的泄漏电流,并且差别很小。另外,ZnO TFT在正负偏压下阈值电压都有漂移,而IGZO TFT在正偏压下阈值电压漂移比ZnO TFT的小且在负偏压下阈值电压没有漂移,由此可见IGZO TFT比ZnO TFT有着更好的稳定性。总之,IGZO薄膜比ZnO薄膜更适合作为下一代TFT的有源层材料。     

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。     

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。     

沟道层带尾态密度和厚度对a-IGZO薄膜晶体管特性影响的数值仿真

建立了非晶铟镓锌氧化物(a-IGZO)薄膜晶体管(thin-film transistor, 简称TFT)的仿真模型,仿真分析了IGZO半导体层带尾态密度和沟道层厚度两个参数对IGZO TFTs特性的影响规律.研究结果表明,当半导体层带尾态密度增加到1.5×1019 cm-3·eV-1及以上时,器件电学特性受深陷阱态影...     

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.     

溶液法制备IGZO/IZO薄膜的电学特性研究

基于溶液旋涂法、高压退火工艺,制备了非晶铟镓锌氧化物(IGZO)薄膜、铟锌氧化物(IZO)薄膜和双层IGZO/IZO薄膜,研究了这些薄膜的电学特性。结果表明,在相同制作工艺下,IGZO单层薄膜的电流随外加恒流源时间的偏移不明显,而双层IGZO/IZO薄膜的电流随外加恒流源时间的偏移较大。退火温度在240 ℃～300 ℃范围内,电流的偏移量随温度升高而减小,回滞幅度也减小。薄膜的界面态对薄膜器件的I-V特性有较大影响,升高退火温度可改善IGZO/IZO双层薄膜界面特性。     

LP-MOCVD法制作n-ZnO/p-Si异质结及其电致发光研究

采用低压-金属有机化学气相沉积法(LP-MOCVD)在(100)p-Si衬底上制备未掺杂n型ZnO薄膜,并制作了相应的n-ZnO/p-Si异质结器件.通过X射线衍射(XRD)、光致发光(PL)光谱和霍尔测试分别研究了所制备薄膜的结构、光学和电学特性.得到具有较高质量的n型ZnO薄膜.在室温条件下,测得了该类异质结器件正向注入电流下可见光和近红外区域的电致发光(EL).     

氧分压对磁控溅射制备IGZO薄膜光电特性的影响

通过磁控溅射技术在玻璃基板上制备氧化铟镓锌(IGZO)薄膜,为了研究不同氧分压对IGZO薄膜结构及光电特性的影响,在不同的氧分压0,0.015,0.06和0.24 Pa下制备了不同样品。样品的沉积速率、成分结构、面电阻及光电性质分别用椭偏仪、X射线光电子能谱(XPS)和四点探针等方法进行了测量。实验结果表明,随着氧分压的增大,IGZO薄膜的沉积速率呈下降趋势,不同氧分压的IGZO薄膜的元素比例(In∶Ga∶Zn)差异不大,在可见光的范围内其氧分压为0 Pa以上时,IGZO薄膜平均透过率均超过80%,阻值随氧分压的增加而增大。制作了不同氧分压以IGZO为沟道层的薄膜晶体管,其迁移率为5.93~9.42 cm2·V-1·s-1,阈值电压为3.8~9.2 V。     

基于柔性PI基底的氧化物IGZO TFT器件工艺及特性研究

讨论了基于柔性PI基底上的底栅型TFT器件工艺,通过工艺优化解决了双层结构干刻速率不同造成的下切角形状。本文TFT器件是基于氧化物IGZO为有源层,栅绝缘层采用Si3N4/SiO2双层结构,采用两次补偿曝光、干刻方式消除干刻引入的下切角形状,有效解决了薄膜沉积引入的断线风险。实验结果表明,经过SEM断面观察,干刻后双层结构taper角度适合TFT器件后续沉膜条件,柔性基底上制作的TFT器件迁移率达到14.8cm2/(V·s),阈值电压Vth约0.5V,亚域值摆幅SS约0.5V/decade,TFT器件的开关比Ion/Ioff106。通过此方法制作出的器件性能良好,满足LCD、OLED或电子纸的驱动要求。     

PMMA-CsPbBr3薄膜的结构及光电特性

CsPbBr3是一种直接带隙宽禁带半导体,具有优异的光电性能。采用喷雾法制备了不同质量分数的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)-CsPbBr3薄膜。利用原子力显微镜(AFM)和扫描电子显微镜(SEM)研究了PMMA质量分数对PMMA-CsPbBr3薄膜表面形貌的影响,利用X射线衍射(XRD)对其结构进行了表征,同时还测量了材料的透射率并给出了光致发光(PL)图像,最后制成了PMMA-CsPbBr3/Au异质结型光电探测器,研究了它们的光电特性。结果表明:掺入PMMA可以显著改善PMMA-CsPbBr3薄膜表面形貌,随着加入PMMA的质量分数的增大,CsPbBr3薄膜的表面粗糙度明显下降,均方根粗糙度从311 nm降低到69.2 nm;同时PMMACsPbBr3薄膜是择优取向的;与纯CsPbBr3薄膜相比,PMMA-CsPbBr3薄膜的透射率明显增加。通过研究制备的PMMA-CsPbBr3/Au异质结型光电探测器的I-V特性,发现随着PMMA的加入,异质结器件的暗电流降低,同时其光电流密度和稳定性增加。     

使用纳米硅薄膜技术改进现有硅器件的性能

使用PECVD薄膜沉积技术制成的具有新结构特征的纳米硅薄膜(nc—Si2H)拥有一系列物性，以纳米硅膜为母体研制成异质结二极管，发现它具有一系列优于单晶硅二极管的独特性能，探讨了使用纳米硅薄膜制造的其它硅器件的可能性，如肖特基器件、TFT晶体管等。     

喷墨打印银电极用于有机晶体管器件与电路

使用喷墨打印技术制得了高质量的导电银电极,并制备了高性能的有机晶体管器件与简单电路。经优化的喷墨银电极表面形貌光滑、一致性好、电导率高。通过限制墨滴在打印基底上的浸润能力,可以有效减小电极间的沟道长度。基于这种高质量打印银线的短沟道有机晶体管和简单“非”门电路均展示出了很好的电学性能。     

Nb/Nd共掺Bi4Ti3O12对ZnO基薄膜晶体管性能的影响

利用化学溶液沉积(CSD)法,在Pt/Ti/SiO2/Si(100)衬底上成功制备以B3.15Nd0.85Ti3-x NbxO12(BNTNx,x=0.01,0.03,0.05,0.07)薄膜作为栅介质层、以ZnO薄膜作为有源层的铁电薄膜晶体管(ZnO/BNTN铁电TFT)。研究了Nb含量对BNTN薄膜微结构、介电和铁电性能的影响。结果表明,BNTN0.03薄膜的剩余极化(2 Pr)最大(71.4μC/cm2),介电常数最大(370)。测得BNTNx薄膜的居里温度约为410℃,介电损耗(tanδ)约为0.02。ZnO/BNTN铁电TFT相比ZnO/SiO2层TFT,有较好的输出特性和转移特性,其阈值电压、沟道迁移率、存储窗口和开关电流比分别达到了2.5V、5.68cm2/Vs、1.5V和1.8×105。