【摘要】：氧化物薄膜晶體管具有遷移率高、透過率高,制備工藝簡單等特點,符合現(xiàn)代顯示技術(shù)對薄膜晶體管的要求。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,諸多的氧化物薄膜晶體管的制備工藝被開發(fā)應(yīng)用。與磁控濺射、原子層沉積、分子束外延法等其他制備工藝法相比,溶液法易于實現(xiàn)制造大面積、低成本、透明、多組分的薄膜。然而溶液法制備的氧化物薄膜晶體管存在遷移率較低、關(guān)態(tài)電流較大和穩(wěn)定性較差等關(guān)鍵性技術(shù)難題,這些限制了它在平板顯示器中的應(yīng)用。同時本文以乙二醇甲醚為溶劑,使用溶液法制備In_2O_3薄膜晶體管。研究發(fā)現(xiàn),In_2O_3薄膜晶體管具有較大的關(guān)態(tài)電流和較差的穩(wěn)定性。為了優(yōu)化In_2O_3薄膜晶體管的電學(xué)性能和穩(wěn)定性,本文提出Mg、La等金屬陽離子抑制In_2O_3薄膜中氧空位的方法,改善器件的界面缺陷,建立摻雜量、氧空位及性能穩(wěn)定性之間的關(guān)聯(lián)。為進(jìn)一步降低薄膜晶體管的閾值電壓,提升工藝兼容性,本文引入溶液法制備的高介電常數(shù)絕緣層,探索高介電常數(shù)絕緣層與有源層之間的界面特性。此外,針對乙二醇甲醚有機(jī)溶劑對環(huán)境不友好,需要高溫退火工藝等技術(shù)難題。本研究采用綠色環(huán)保安全的水溶液法制備了新型In_2O_3薄膜晶體管,探索水溶液制備的InYO薄膜晶體管的電學(xué)性能以及穩(wěn)定性提升的物理機(jī)制。本論文詳細(xì)研究內(nèi)容和創(chuàng)新點如下:1.溶液法制備了Mg摻雜的In_2O_3薄膜晶體管。研究發(fā)現(xiàn),隨著Mg摻雜量的增加,MgInO薄膜晶體管的電學(xué)性能和穩(wěn)定性都得到了很大的優(yōu)化。對于0.75 mol%Mg摻雜濃度的MgInO薄膜晶體管顯示出優(yōu)異的電學(xué)性能(13.77 cm~2V~(-1)s~(-1)的場效應(yīng)遷移率,0.85 V/dec.的亞閾值擺幅和2.84 V的閾值電壓)和較好的溫度和正偏壓穩(wěn)定性。MgInO薄膜晶體管的性能提高主要歸因于Mg的摻雜減少氧空位,使得缺陷態(tài)密度減小。2.溶液法制備了基于ZrO_2絕緣層LaInO薄膜晶體管。結(jié)果顯示,基于ZrO_2絕緣層的In_2O_3薄膜晶體管有較高的遷移率,但是In_2O_3薄膜晶體管具有較差的溫度穩(wěn)定性和柵極偏壓穩(wěn)定性。因此,使用La元素?fù)诫s來優(yōu)化In_2O_3薄膜晶體管的性能。隨著La摻雜量的增加,飽和遷移率從48.8降低到32.7 cm2 V-1s-1,閾值電壓由1.12增加到1.76V。當(dāng)La摻雜濃度為10 mol%時,La In O薄膜晶體管有一個最小的亞閾值擺幅(0.12 V/dec.)。同時,穩(wěn)定性也得到了明顯提高。因為La-O較強(qiáng)的鍵合能力會導(dǎo)致氧空位的減少。XPS的分析結(jié)果也證明了這個原因。3.基于YAlO高介電常數(shù)絕緣層溶液法制備及TFT性能提升研究。研究發(fā)現(xiàn),通過摻入Al元素可以增強(qiáng)Y_2O_3絕緣層的耐濕性,降低了絕緣層和有源層之間界面的粗糙度,減少了界面的缺陷態(tài)密度。Y_2O_3薄膜的RMS為0.76 nm,呈現(xiàn)較大的表面粗糙度。隨著Al摻雜濃度由5 mol%(Al/(Y+Al))變化至15 mol%時,RMS由0.52減少至0.25 nm�；�15 mol%的Al摻雜的Y_2O_3絕緣層的In_2O_3薄膜晶體管具備了19.5 cm~2V~(-1)s~(-1)的遷移率,1.58 V的低閾值電壓和較好的器件穩(wěn)定性。4.采用健康、安全和環(huán)保的制備方法—水溶液法,低溫制備了新型InYO薄膜晶體管,并詳細(xì)討論了Y元素的摻雜量對In_2O_3薄膜晶體管的電學(xué)性能和穩(wěn)定性的影響。結(jié)果表明,隨著Y摻雜含量的增加,InYO薄膜晶體管的遷移率有所下降,但是In_2O_3薄膜晶體管的正偏壓和光照負(fù)偏壓穩(wěn)定性得到了明顯提高。當(dāng)Y的摻雜濃度為4 mol%時,In YO薄膜晶體管表現(xiàn)出最小的正偏壓下的閾值電壓偏移量(0.23 V)和光照負(fù)偏壓下的閾值電壓偏移量(0.86 V)。采用XPS分析對氧空位缺陷態(tài)進(jìn)行表征分析。發(fā)現(xiàn)穩(wěn)定性提升的原因主要是源于Y元素能有效地抑制氧空位產(chǎn)生,減小In_2O_3薄膜晶體管的缺陷態(tài)密度。
【圖文】：

位論文消費類產(chǎn)品，如攝像機(jī)，電視機(jī)和大型投影機(jī)。圖 1-1 顯示機(jī)上的應(yīng)用。1995 年，10 英寸的 TFT-LCD 產(chǎn)品被制造出示產(chǎn)品。自 1997 年以來，11.3 英寸，12.1 英寸和 15 英寸 主流產(chǎn)品。在國內(nèi)市場上，中國已經(jīng)增加了對這一領(lǐng)域的投已經(jīng)推出臺式 PC 和 TCL 等液晶顯示屏，大量中小制造商示器。在 2000 年后的短短幾年里，京東方，天馬等公司建立并投入使用。TFT-LCD 在國內(nèi)從無到有發(fā)展迅速，并在電泛的應(yīng)用。

AMOLED 觸摸屏在 2010 年問世，很快被應(yīng)用于高端顯示屏，，獲得了泛的認(rèn)可和贊賞。CITE2015 之后，物聯(lián)網(wǎng)，移動互聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)等高端信息術(shù)正在引領(lǐng)我們進(jìn)入智能新時代。作為智能時代人機(jī)交互的重要窗口，顯示器在經(jīng)歷一場重大革命。目前，TFT-LCD 技術(shù)已經(jīng)成熟。在新的信息革命剛剛開的時候，TFT-LCD 技術(shù)已經(jīng)不能適應(yīng)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。因此，需要迅速出現(xiàn)新代顯示技術(shù)以適應(yīng)新時代的發(fā)展。在同時召開的 2015 中國（國際）平板顯示產(chǎn)業(yè)大會上，維信諾，京東方，天馬等顯示器廠商展示了自己的 AMOLED 顯屏，被稱為“下一代顯示技術(shù)”。上海和輝光電股份有限公司的韓和濱在主題言中指出：“當(dāng)智能波浪席卷全球時，中國已成為全球智能產(chǎn)品最大的市場。MOLED 顯示器本質(zhì)上卓越的性能已成為智能波的寵兒和旗艦產(chǎn)品的首選。目，AMOLED 顯示器已經(jīng)應(yīng)用到了我們生活的各個方面。手表和顯示屏上的MOLED 應(yīng)用程序如圖 1-2 所示。
【學(xué)位授予單位】：上海大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TN321.5;TB383.2

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 皮樹斌;楊建文;韓炎兵;張群;;鉍摻雜氧化銦鋅薄膜晶體管的研究[J];復(fù)旦學(xué)報(自然科學(xué)版);2017年03期

2 ;日本向三星轉(zhuǎn)讓新一代薄膜晶體管技術(shù)[J];網(wǎng)印工業(yè);2011年09期

3 何曉陽;薄膜晶體管制作工藝的發(fā)展概況[J];半導(dǎo)體技術(shù);1997年02期

4 中廳;;最優(yōu)化多晶硅薄膜制成的高性能薄膜晶體管[J];發(fā)光快報;1987年Z1期

5 禹芳;;薄膜晶體管[J];光電子學(xué)技術(shù);1988年03期

6 陳祖平;1988年國際顯示研究討論會簡介[J];光電子學(xué)技術(shù);1989年02期

7 吳茂林;;采用多晶硅的高壓薄膜晶體管[J];電子技術(shù);1989年11期

8 曹明子;;夏普公司開發(fā)出14英寸薄膜晶體管彩色液晶顯示屏[J];發(fā)光快報;1989年03期

9 周華;;用于大面積LCD的高遷移率多晶硅TFT的低溫制備[J];發(fā)光快報;1989年06期

10 葉如華;國外薄膜晶體管研究工作進(jìn)展[J];發(fā)光與顯示;1980年01期

相關(guān)會議論文 前10條

1 雷威;陶治;王昕;;場發(fā)射薄膜晶體管的研究[A];2016真空電子學(xué)分會第二十屆學(xué)術(shù)年會論文集（下）[C];2016年

2 狄重安;張鳳嬌;臧亞萍;黃大真;朱道本;;有機(jī)超薄薄膜晶體管的制備及其在傳感器方面的應(yīng)用研究[A];中國化學(xué)會第29屆學(xué)術(shù)年會摘要集——第17分會：光電功能器件[C];2014年

3 朱樂永;李喜峰;張建華;;溶膠凝膠法制備鉿鋁氧化薄膜及其在薄膜晶體管中的應(yīng)用[A];中國真空學(xué)會2014學(xué)術(shù)年會論文摘要集[C];2014年

4 董桂芳;邱勇;;并五苯薄膜晶體管穩(wěn)定性研究[A];中國化學(xué)會第二十五屆學(xué)術(shù)年會論文摘要集（下冊）[C];2006年

5 朱力;何剛;;全溶液法制備超薄高性能氧化銦薄膜晶體管[A];TFC’17全國薄膜技術(shù)學(xué)術(shù)研討會論文摘要集[C];2017年

6 張群;;非晶氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管的研究進(jìn)展[A];2013年廣東省真空學(xué)會學(xué)術(shù)年會論文集[C];2013年

7 張群;;氧化物半導(dǎo)體溝道層及其薄膜晶體管的研究[A];第八屆中國功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會議摘要[C];2013年

8 王喜章;染谷隆夫;胡征;陳懿;;n-和p-型有機(jī)半導(dǎo)體涂層對五并苯薄膜晶體管性能促進(jìn)效應(yīng)[A];中國化學(xué)會第二十五屆學(xué)術(shù)年會論文摘要集（下冊）[C];2006年

9 廖蕾;許磊;;氧化鋅薄膜缺陷態(tài)調(diào)控及其高性能晶體管研制[A];中國真空學(xué)會2014學(xué)術(shù)年會論文摘要集[C];2014年

10 任錦華;楊建文;張群;;非晶摻鎳SnO2薄膜晶體管的制備[A];TFC’17全國薄膜技術(shù)學(xué)術(shù)研討會論文摘要集[C];2017年

相關(guān)重要報紙文章 前10條

1 吉通;通海高科將公開發(fā)行新股[N];中國工商報;2000年

2 記者 李志豪;總投資240億元的惠科第8.6代薄膜晶體管液晶顯示器件生產(chǎn)線項目落戶綿陽[N];綿陽日報;2018年

3 記者 任毅;惠科第8.6代薄膜晶體管液晶顯示器件生產(chǎn)線項目落戶綿陽[N];四川經(jīng)濟(jì)日報;2018年

4 記者 羅孝海 呂靜遠(yuǎn);滁州惠科光電科技有限公司第8.6代薄膜晶體管液晶顯示器件項目成功封頂[N];滁州日報;2018年

5 記者 施璇;惠科第8.6代薄膜晶體管液晶顯示器件項目在滁隆重開工[N];滁州日報;2017年

6 ;扶持薄膜晶體管顯示器產(chǎn)業(yè)發(fā)展稅收優(yōu)惠政策[N];中國財經(jīng)報;2005年

7 祖鐵楠;薄膜晶體管 液晶顯示器 技術(shù)及市場前景[N];中國電子報;2000年

8 記者 祖鐵楠;吉林“通海高科”A股股票即將上市[N];中國電子報;2000年

9 記者 劉霞;基于新型碳納米管的薄膜晶體管問世[N];科技日報;2011年

10 鄭金武;國內(nèi)最大薄膜晶體管液晶顯示器件生產(chǎn)線建成[N];中國有色金屬報;2004年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 胡詩r

本文編號：2644617