非晶銦鎵氧化鋅薄膜晶體管漏電流模型的研究.pdf

1、暨南大學碩士學位論文暨南大學碩士學位論文題名（中英對照）：非晶非晶銦鎵銦鎵氧化鋅薄膜晶體管漏電流模型的研究氧化鋅薄膜晶體管漏電流模型的研究TheResearchofDrainCurrentModelsfAmphousIGZOThinFilmTransists作者姓名：劉婧雯指導教師姓名及學位、職稱：黃君凱教授學科、專業(yè)名稱：電子與通信工程學位類型：專業(yè)學位論文提交日期：2016年6月論文答辯日期：2016年6月答辯委員會主席：姚若河（教

2、授）華南理工大學論文評閱人：盲審學位授予單位和日期：暨南大學2016年6月I摘要隨著液晶顯示技術的發(fā)展，人們對其控制組件薄膜晶體管的要求越來越高。以銦鎵氧化鋅為代表的金屬氧化物由于具有遷移率高、透明度好、制備溫度低等優(yōu)點，成為目前薄膜晶體管溝道層制備的理想材料。相應地，非晶銦鎵氧化鋅薄膜晶體管（aIGZOTFT）因具有低功耗、低成本和對可見光不敏感等特點，被廣泛應用于AMOLCD、OLED等顯示器件。因此，基于非晶金屬氧化物薄膜陷阱態(tài)分

3、布及其電學特性，合理地構建aIGZOTFT的器件模型，揭示漏電流的物理機制，可為電路模擬仿真和器件制備提供理論依據(jù)，同時也對集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有現(xiàn)實意義。本文的研究目標是對aIGZOTFT器件的電學特性進行分析，并針對非晶銦鎵氧化鋅薄膜的陷阱態(tài)分布情況，基于表面勢建立aIGZOTFT的漏電流模型。aIGZOTFT陷阱態(tài)包含有指數(shù)分布的帶尾態(tài)和深能態(tài)，其中由于制備工藝不同，深能態(tài)主要有指數(shù)分布和高斯分布兩種形式，陷阱電荷的分布對薄膜晶體

4、管的電學特性產(chǎn)生一定的影響，本文考慮了上述aIGZO的不同陷阱態(tài)分布，利用泊松方程及高斯定理表征了aIGZOTFT陷阱態(tài)分布及自由載流子濃度與器件溝道電勢的關系。通過數(shù)值計算詳細地討論了陷阱態(tài)分布對器件表面勢的影響，為aIGZOTFT器件表面勢算法的建立和漏電流解析模型的研究奠定了基礎。其一，通過在泊松方程中同時考慮指數(shù)分布帶尾態(tài)和指數(shù)分布深能態(tài)的陷阱電荷模型，建立了關于表面勢的隱式方程，用于描述器件表面勢與柵壓的函數(shù)關系?；跐u變溝道

5、近似，考慮到在柵壓變化時泊松方程中載流子的物理機制，建立aIGZOTFT表面勢的非迭代求解算法。與數(shù)值迭代計算的結果對比，所構建的表面勢解析算法的絕對誤差低至510數(shù)量級。在考慮aIGZO傳輸機制的條件下，結合PaoSah模型解析地建立器件的漏電流方程。通過與薄膜晶體管的輸出特性和轉移特性的實驗數(shù)據(jù)進行對比，進而驗證了該漏電流模型的有效性。其二，考慮指數(shù)分布帶尾態(tài)和高斯分布深能態(tài)的陷阱態(tài)分布，采用LambertW函數(shù)等分析方法，非迭代求