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。     

三栅FET的总剂量辐射效应研究

通过对赝MOS进行不同剂量的辐射,得到不同辐射条件下赝MOS器件的I-V特性曲线,并通过中带电压法进行分析,得出在不同辐射下SOI材料的埋氧层中产生的陷阱电荷密度和界面态电荷密度参数。采用这些参数并结合Altal三维器件模拟软件模拟了硅鳍(FIN)宽度不同的三栅FET器件的总剂量辐射效应,分析陷阱电荷在埋氧层的积累和鳍宽对器件电学特性的影响。     

基于HfO2栅介质的Ga2O3 MOSFET器件研制

采用金属有机化学气相沉积(MOCVD)方法在(010) Fe掺杂半绝缘Ga2O3同质衬底上外延得到n型β-Ga2O3薄膜材料,材料结构包括400 nm的非故意掺杂Ga2O3缓冲层和40 nm的Si掺杂Ga2O3沟道层.基于掺杂浓度为2.0×1018 cm-3的n型β-Ga2O3薄膜材料,采用原子层沉积的25 nm的HfO2作为栅下绝缘介质层,研制出Ga2O3金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET).器件展示出良好的电学特性,在栅偏压为8V时,漏源饱和电流密度达到42 mA/mm,器件的峰值跨导约为3.8 mS/mm,漏源电流开关比达到108.此外,器件的三端关态击穿电压为113 V.采用场板结构并结合n型Ga2O3沟道层结构优化设计能进一步提升器件饱和电流和击穿电压等电学特性.     

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...     

耗尽型a-IZO TFT的模拟研究

采用Silvaco软件的Atlas对耗尽型单栅、双栅非晶铟锌氧化物薄膜晶体管SG a-IZO TFT、DG a-IZO TFT进行二维器件模拟。讨论了a-IZO层的厚度、态密度模型参数对耗尽型SG a-IZO TFT的电特性影响。研究发现,当a-IZO层厚度达到60 nm及以上时,器件的关断电流急剧上升。分析了态密度模型参数对单栅器件的电特性影响。对耗尽型SG a-IZO TFT与DG a-IZO TFT的电特性进行了比较。结果表明,DG器件在开启电压、亚阈值摆幅、开态电流等方面表现更佳。     

有源层厚度对氧化铟镓锌薄膜晶体管性能的影响

使用磁控溅射法制备了IGZO-TFT,研究有源层厚度对其电学性能的影响。实验结果表明,器件的阈值电压和开关比会随着有源层厚度的增大而减小,而器件的亚阈值摆幅和饱和迁移率则会随有源层厚度的增大而增大。此外,还研究了有源层厚度对器件偏压稳定性的影响。有源层厚度越大的器件,其阈值电压漂移也会越大。这主要与半导体层中所增加的缺陷态密度有关。     

SiO2/4H-SiC界面氮化退火

通过1 300℃高温干氧热氧化法在n型4H-SiC外延片上生长了厚度为60 nm的SiO2栅氧化层.为了开发适合于生长低界面态密度和高沟道载流子迁移率的SiC MOSFET器件产品的栅极氧化层退火条件,研究了不同退火条件下的SiO2/SiC界面电学特性参数.制作了MOS电容和横向MOSFET器件,通过表征SiO2栅氧化层C-V特性和MOSFET器件I-V特性,提取平带电压、C-V磁滞电压、SiO2/SiC界面态密度和载流子沟道迁移率等电学参数.实验结果表明,干氧氧化形成SiO2栅氧化层后,在1 300℃通入N2退火30 min,随后在相同温度下进行NO退火120 min,为最佳栅极氧化层退火条件,此时,SiO2/SiC界面态密度能够降低至2.07×1012 cm-2·eV-1@0.2 eV,SiC MOSFET沟道载流子迁移率达到17 cm2·V-1·s-1.     

基于AM-OLED基板的拓展多晶硅薄膜功能层的研究

在有源寻址有机发光二极管（active matrix organic light emitting diode, AM-OLED）显示基板中,将电学功能层--薄膜晶体管（thin film transistor, TFT) 有源层材料p型掺杂金属诱导晶化（metal induced crystallized, MIC）多晶硅（p+-MIC poly-Si）薄膜的版图适当延伸,来充当OLED的阳极,由于它具有低方块电阻、高功函数的电学特性和半反半透、低吸收率的光学特性,与OLED的金属铝阴极形成了微腔器件,成功地形成了显示基板上的多晶硅薄膜的光学功能层. 对这一功能层的厚度进行了优化,比较了不同厚度下TFT器件的电学特性和OLED的光学特性. 当其厚度为40nm时为最佳厚度,此时,TFT器件场迁移率、阈值电压、亚阈值幅摆、电流开关比和栅压诱导漏极漏电等性能为最佳,且红光微腔式OLED (microcavity-OLED, MOLED）的出光强度增大,光谱窄化,电流效率与功率效率均有所提高. 这不仅使器件的性能有所提高,而且大大地简化了AM-OLED基板的制备流程.     

Al掺杂HfO2高k栅介质沉积后退火工艺研究

为满足集成电路发展需求,通过向HfO2掺入Al元素形成Al掺杂的HfO2新型高k材料,并在不同的环境和温度下进行退火,研究其电学特性的变化。通过对电学参数的分析,研究Al掺杂HfO2材料体内正电荷缺陷、k值（晶相变化）、界面层厚度、栅漏电等的影响。最终,在N2环境中700℃退火条件下,Al掺杂HfO2的电学特性达到最优,其EOT为0.88nm、Vfb为0.46V和Ig为2.19×10-4A/cm2。最优条件下的EOT可以满足14/16nm器件的需要（EOT<1nm）,Ig比相同EOT的HfO2材料小3个数量级。     

NPB修饰层提升聚合物太阳电池的性能

将广泛用于光伏器件的有机材料二胺(NPB)应用到光电器件中,是一种新的提升器件性能的思路。基于NPB材料的空穴传输特性,以3-己基噻吩的聚合物(P3HT)和富勒烯衍生物(PCBM)作为活性层,制备了不同阳极修饰层的太阳电池,研究了NPB修饰层对器件性能的影响。通过光照和黑暗条件下电学特性的比较以及拟合计算,分析了NPB修饰层对性能影响的内在原因,并对其厚度做了优化。结果表明:NPB厚度为5 nm时,器件的短路电流、开路电压和填充因子都有所提高。NPB修饰层可以改善界面接触,提高空穴的收集效率。