基于沟道及电极修饰的酞菁铜场效应晶体管的性能提高研究

利用对四联苯p -4P 以及五氧化二钒V2O5同时修饰导电沟道及源/漏电极,大幅 提高了基于酞菁铜CuPc场效应晶体管的性能。本文通过在绝缘层SiO2和有源层CuPc 之间插入p-4p缓冲薄层,同时在源/漏电极Al与有机半导体之间引入电极修饰层V2O5, 使得CuPc场效应晶体管的饱和迁移率和电流开/关比分别提高到5×10-2cm2 / V s和 104。p -4P能够诱导p型CuPc形成高度取向的连续薄膜,使得载流子能够在有源层中 更好地传输;而V2O5能够调节载流子的注入势垒,并可有效地降低沟道接触电阻(Rc)。 此方法能够在降低器件制备成本的前提下,大幅提高器件的性能。     

Ge/SiGe异质结构肖特基源漏MOSFET

制备了氧化铪(HfO2)高k介质栅Si基Ge/SiGe异质结构肖特基源漏场效应晶体管(SB-MOSFET)器件,研究了n型掺杂Si0.16Ge0.84层对器件特性的影响,分析了n型掺杂SiGe层降低器件关态电流的机理。使用UHV CVD沉积系统,采用低温Ge缓冲层技术进行了材料生长,首先在Si衬底上外延Ge缓冲层,随后生长32 nm Si0.16Ge0.84和12 nm Ge,并生长1 nm Si作为钝化层。使用原子力显微镜和X射线衍射对材料形貌和晶体质量进行表征,在源漏区沉积Ni薄膜并退火形成NiGe/Ge肖特基结,制备的p型沟道肖特基源漏MOSFET,其未掺杂Ge/SiGe异质结构MOSFET器件的空穴有效迁移率比相同工艺条件制备的硅器件的高1.5倍,比传统硅器件空穴有效迁移率提高了80%,掺杂器件的空穴有效迁移率与传统硅器件的相当。     

绝缘层/有源层界面修饰及对有机薄膜晶体管性能的影响

制备了具有修饰层的有机薄膜场效应晶体管,采用高掺杂Si作为栅极,传统的无机绝缘材料SiO2作为栅绝缘层,有机绝缘材料PMMA或OTS作为修饰层,CuPc作为有源层,Au作为源、漏极.测试结果表明,采用经过修饰的栅绝缘层SiO2/OTS和SiO2/PMMA的两种器件的开关电流比最高可达8×104,迁移率最高为1.22×10-3cm2/(V·s),而漏电流仅为10-10A,总体性能优于单层SiO2器件.     

绝缘层/有源层界面修饰及对有机薄膜晶体管性能的影响

制备了具有修饰层的有机薄膜场效应晶体管,采用高掺杂Si作为栅极,传统的无机绝缘材料SiO2作为栅绝缘层,有机绝缘材料PMMA或OTS作为修饰层,CuPc作为有源层,Au作为源、漏极.测试结果表明,采用经过修饰的栅绝缘层SiO2/OTS和SiO2/PMMA的两种器件的开关电流比最高可达8×104,迁移率最高为1.22×10-3cm2/(V·s),而漏电流仅为10-10A,总体性能优于单层SiO2器件.     

等离子体处理对非晶IGZO柔性薄膜晶体管性能的影响

本文研究了柔性基板上的薄膜晶体管,使用IGZO作为有源层,栅极绝缘层采用NH3等离子体和N2O等离子体分别进行处理,研究器件性能变化。结果表明等离子体类型及处理时间对阈值电压、场效应迁移率、开关比、亚阈值摆幅（SS）和偏压稳定性都有影响。TFT器件用NH3等离子体处理10秒显示出最佳的器件性能,阈值电压达到0.34 V,场效应迁移率为15.97 cm2/Vs,开关比为6.33×107,亚阈值摆幅为0.36 V /dec。本文提出的柔性IGZO-TFT是下一代柔性显示驱动装置较好选择。     

石墨烯/光波导集成的非对称场效应结构特性研究

基于微纳加工技术制备了具有非对称场效应结构的石墨烯/光波导集成器件,首次实验测试了交换源漏电极前后器件场效应输运特性差异,并与石墨烯场效应管进行对比分析了引入光波导结构对器件输运特性的影响.由石墨烯场效应器件模型对测试结果进行分析,结果表明交换源漏电极前后器件载流子迁移率分别为787.76和394.67 cm2?V-1...     

有机薄膜晶体管(OTFT)的研究进展

有机薄膜晶体管(organic thin film transistor,OTFT)具有工艺简单、成本低及柔韧性良好等优点,成为下一代显示技术的研究焦点.本文综述了有机薄膜晶体管的研究现状和未来的发展趋势,比较了采用不同材料的OTFT器件的性能,总结了影响OTFT性能的两大主要因素,即栅极绝缘层与有机有源层之间的界面特性和有机有源层与源/漏电极之间欧姆接触电阻的大小,并详细综述了改善OTFT性能的最新方法和研究成果.     

poly—Si TFT制作工艺探索

对poly-Si TFT的制作工艺进行了研究，采用准分子激光晶体法制备了多晶硅薄膜，并以Mo,Al两种金属直接与有源层接触形成源漏电极，对这两种不同金属源漏电极ploy-Si TFT的性能进行了比较。研究了退火其性能的影响，结果表明材料性能是符合要求的。     

有源层厚度对CuPc-OTFT器件性能的影响

研究了不同厚度有源层的顶电极CuPc-OTFT器件的电学特性。发现器件的性能与有源层厚度有依赖关系，其中，有源层厚度为20nm的器件性能最好。在有源层厚度大于20nm时，有源层厚度的增大不但分去一部分栅电压而且还增大了源、漏电极的接触电阻，从而不利于器件性能的提高。但当有源层厚度小于20nm以后器件的性能开始降低。我们认为当有源层厚度降低到一定程度时，有源层上表面的表面态会使有机材料的隙态浓度增加从而对沟道载流子迁移率产生不良影响以及使器件的阈值电压增大。     

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(I_DS-V_GS)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V_DS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V_DS压差,...     

基于双绝缘层低电压n-型OFET的研制

采用顶接触结构研制了以Ta2O5/PMMA为绝缘层,有机材料PTCDI-C12为有源层的低电压n型有机场效应晶体管.其中Ta2O5薄膜采用阳极氧化方法制备,PMMA薄膜通过溶液旋涂法制备.与基于单一Ta2O5绝缘层的器件相比,双绝缘层器件的电学性能大幅提高.经测试得到器件场效应电子迁移率为0.063 cm2/Vs,开关电流比为1.7×104,阈值电压为2.3 V.     

α-IGZO薄膜场效应晶体管的光敏特性

通过掩膜板制备源漏电极 的方法,以非晶铟-镓-锌氧化物(α-IGZO)为有源层,制备了结构为ITO/SiO₂(400nm)/α-IGZO(50nm)/Al 的底栅顶接触型(BGTC)光敏薄膜场效应晶体管(TFT) 并研究了其光敏特性。实验发现,在蒸镀Al电极作为源极和漏极,再在 空气中及350℃的温度下退火1h后,器件的阈值电压Vt h为15.0V,在栅源偏压VGS=30V时其有效场效应迁移率 为0.57cm²/Vs,表现出良好的晶体管特性。当用强度为8.1mW/cm²的白光照射时,器件表现出明显 的光敏特 性,其Vth下降为－15.0V,在源漏电压VDS=20V且VGS=30V时其有 效场效应迁移率上升为1.34cm²/Vs, 在VGS=2.5V时其“明/暗”电流比达到一极大值,响应 率达到1.11A/W,并具有良好的时间响应特性。     

中功率砷化镓场效应晶体管

据报导,美国无线电公司采用一层掺铬的高阻砷化镓外延缓冲层作为器件有源区与单晶衬底之间的本体生长衬底之间的隔离,制出了一种革新的中功率砷化镓场效应晶体管(肖特基场效应晶体管)。据称,一个单元的器件在9千兆赫下以1分贝增益压缩,得到了高达300毫瓦的输出功率,5.2分贝的线性增益以及30％的漏极效率。三个单元的器件,在4千兆赫下以1分贝的增益压缩,实现了665毫瓦的输出功率,8分贝的线性     

高性能金属诱导单向横向晶化多晶硅薄膜晶体管技术和应用

低温金属单向诱导横向晶化多晶硅薄膜晶体管技术与常规的固相晶化多晶硅薄膜晶体管相比，制作工艺简单，而且提高了场效应迁移率和漏极击穿电压，降低了漏电电流，改进了器件参数空间分布的均匀性。我们使用金属单向诱导横向晶化多晶硅薄膜晶体管技术，成功地制作了有源矩阵液晶显示器和有源矩阵有机发光二极管显示器。     

发展容易集成加工的高功能有机薄膜晶体管

描述了近10年来开发容易集成加工的高功能有机薄膜晶体管方面所取得的成就。针对有机薄膜晶体管存在金属、氧化物和有机物三相交汇点这个明显的结构缺陷,以克服高介电绝缘栅漏电问题为基础,综合考虑器件加工的方便性与一致性、界面态和空间电场分布等因素,设计并优化出双绝缘栅和夹心型器件结构。通过引入缓冲层有效地降低了电极与半导体之间的接触电阻,使器件的性能能够满足有源矩阵显示的需要。     

具有石墨烯辅助导电层的碳纳米管射频场效应晶体管

采用纯度高于99%的半导体型单壁碳纳米管分散液制备碳纳米管无序网络作为射频场效应晶体管的有源沟道材料,使用单层石墨烯作为器件源漏的辅助接触电极,研制出T型栅结构的碳纳米管射频场效应晶体管。采用石墨烯加强晶体管器件的欧姆接触,降低器件的寄生电阻和寄生电容,提高器件的高频性能。实验制备的碳纳米管射频晶体管沟道长度为90nm左右,电流增益截止频率f_T达到13.5GHz,最大振荡频率f_(max)达到10.5GHz,体现了碳纳米管在射频器件应用领域的技术潜力。     

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。     

砷化镓多层外延及其在场效应晶体管上的应用

用三个料瓶的 Ga-AsCl_3-H_2外延系统,在掺铬 GaAs 半绝缘衬底上成功地连续生长了缓冲层(n~-)、有源层(n)的 GaAs 外延结构。缓冲层(n~-)的室温迁移率在6000厘米~2/伏·秒左右,有源层的室温迁移率在4500厘米~2/伏·秒左右。用这种结构的外延片制备的 GaAs 低噪声场效应晶体管,在6千兆赫下,噪声系数(N_F)可达2.7分贝,增益可达9分贝;在12千兆赫下,N_F 为3.68分贝,增益为4.8分贝;制备的功率器件,在6千兆赫下输出功率可达550毫瓦,增益4分贝左右。使用这种系统还试验生长了欧姆接触层(n~+)-有源层(n)-缓冲层(n~-)结构的外延材料,在器件制备上已初步看到 n~+-n-n~-结构比 n-n~-结构有更好的效果。     

C60场效应晶体管的制备及修饰层对器件性能影响的研究

以重掺杂Si片作为衬底,SiOe／聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）为双栅绝缘层,C60为有源层,制备了不同修饰层的有机场效应晶体管（OFETs）;研究了不同修饰层的器件对于场效应性能的影响。实验表明,与未加修饰层的器件相比,经过修饰的器件性能有一定的提高,其中Alqa／LiF双修饰层器件的场效应迁移率达到最大,为1．6×1...     

易于集成的有机薄膜场效应晶体管的制备

用有机半导体并五苯作为有源层,聚四氟乙烯作为绝缘层,采用全蒸镀方式在真空室一次性制备了正装结构的有机薄膜场效应晶体管(OTFT)。薄的有机绝缘层使得器件工作在低电压下,有机薄膜场效应晶体管易于与显示像素(有机发光二极管(OLED))集成在同一个透明的刚性或者柔性衬底上。研究了有机薄膜场效应晶体管的源漏接触电阻和沟道电阻对器件性能的影响,结果表明接触电阻是影响器件性能的主要因素。在透明的玻璃衬底上实现了有机薄膜场效应晶体管对同一衬底上100μm×200μm红色有机发光二极管的驱动。