低壓IZO基氧化物薄膜晶體管的研究.pdf

1、隨著便攜式移動(dòng)電子設(shè)備及新型顯示技術(shù)的發(fā)展，低壓氧化物薄膜晶體管吸引了眾多研究者的關(guān)注。以往研究的氧化物薄膜晶體管，其工作電壓一般都在20V以上，使得器件在使用的過程中功耗較大，這樣既會(huì)提高器件的使用成本，又因在較短的時(shí)間內(nèi)就得給器件充電而給使用者帶來不便。因此，降低氧化物薄膜晶體管的工作電壓具有十分重大的意義。薄膜晶體管的工作電壓由其閾值電壓決定，而閾值電壓的大小主要又由器件的柵介質(zhì)材料所決定，因此研究低壓的氧化物薄膜晶體管應(yīng)主要從其

2、柵介質(zhì)材料入手。目前用來研究低壓氧化薄膜晶體管的柵介質(zhì)材料主要包括高介電常數(shù)材料和固態(tài)電解液材料。高介電常數(shù)的柵介質(zhì)材料具有較大的柵電容，從而可以降低器件的工作電壓。固態(tài)電解液由于具有雙電層效應(yīng)，可形成一個(gè)等效的高容值雙電層電容器，而具有較高的電容值，從而能有效地降低器件的工作電壓。
　　 本論文主要以兩種不同的方式來制備低壓氧化物薄膜晶體管，并且對(duì)其相關(guān)性能進(jìn)行了測試及分析。一種方式是采用原子層沉積(ALD)制備具有高介電常數(shù)

3、的Al2O3薄膜作為柵介質(zhì)材料來制備低壓氧化物薄膜晶體管;另一種方式是采用PECVD制備微孔SiO2無機(jī)固態(tài)電解液薄膜作為柵介質(zhì)材料來制備低壓氧化物晶體管。具體研究內(nèi)容如下:
　　 采用ALD在不同溫度下沉積Al2O3薄膜作為柵介質(zhì)制備TFT并且測試其柵電容，根據(jù)電容的大小計(jì)算出其介電常數(shù)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，適當(dāng)高的沉積溫度有利于提高Al2O3薄膜的介電常數(shù)，折中溫度對(duì)器件其它性能的影響，最終選擇200℃作為沉積Al2O3柵介質(zhì)層的

4、最佳溫度。然后在導(dǎo)電玻璃襯底上沉積30nm的Al2O3柵介質(zhì)，接著用一步掩模的方法通過射頻磁控濺射一次性將IZO電極及溝道沉積在該柵介質(zhì)層上，成功制備出了性能良好的低壓氧化物薄膜晶體管。器件具有5V的低工作電壓、4.2cm2/Vs的溝道載流子遷移率、290mV/dec的亞閾值擺幅和2×105的開關(guān)電流比。
　　 以硅烷和氧氣作為氣體源，通過PECVD的方法所制備出的SiO2薄膜具有特殊的柱狀微孔結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)使得其具有雙電層效應(yīng)。