隨著顯示技術(shù)在尺寸、分辨率和刷新率方面的發(fā)展,顯示面板需要開發(fā)具有低電阻電極的高遷移率薄膜晶體管（TFT）陣列來降低信號傳輸過程的電阻電容延遲。非晶氧化物半導(dǎo)體材料在平板顯示器應(yīng)用方面,以其高遷移率和均勻性的特點而受到研究者們的廣泛關(guān)注。此外,銅（Cu）由于其低電阻率,被認(rèn)為是合適的低電阻電極材料。因此,本論文主要研究具有Cu電極的氧化物TFT。首先,我們研究了非晶銦鎵鋅氧化物（a-IGZO）薄膜的沉積條件和退火溫度對TFTs性能的影響。在此基礎(chǔ)上,我們成功地制備了具有優(yōu)異電學(xué)性能的a-IGZO TFT,其閾值電壓(V_th)為0.9 V,飽和遷移率(μ_sat)為8.4 cm2/Vs,亞閾值擺幅（SS）為0.16 V/dec,為后續(xù)工作奠定了基礎(chǔ)。此外,我們對Cu電極的濺射條件,后退火處理以及Cu摻雜影響進(jìn)行了研究,確認(rèn)了Cu原子的擴(kuò)散,會嚴(yán)重劣化器件性能。因此,為了防止Cu原子向IGZO中的擴(kuò)散,我們引入Mo作為中間層,制備了具有Cu/Mo疊層源漏電極的a-IGZO TFTs。實驗表明,即使經(jīng)過300℃的退火處理,30 nm的Mo層仍能夠完全... 

【文章來源】：華南理工大學(xué)廣東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：142 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 氧化物薄膜晶體管的發(fā)展
    1.3 電極材料的發(fā)展
    1.4 薄膜晶體管的工作原理
        1.4.1 薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)
        1.4.2 電流-電壓特性
    1.5 薄膜晶體管的性能參數(shù)
        1.5.1 閾值電壓
        1.5.2 遷移率
        1.5.3 亞閾值擺幅
        1.5.4 接觸電阻
        1.5.5 本征場效應(yīng)遷移率和閾值電壓
    1.6 表征手段
        1.6.1 X射線衍射
        1.6.2 X射線反射率
        1.6.3 X射線光電子能譜
        1.6.4 透射電子顯微鏡
        1.6.5 微波光電導(dǎo)衰減測試
        1.6.6 四探針測試儀
        1.6.7 膠帶法
        1.6.8 薄膜晶體管電學(xué)性能
    1.7 本文的主要研究內(nèi)容
第二章 非晶銦鎵鋅氧化物薄膜晶體管的制備及銅電極的影響
    2.1 引言
    2.2 有源層的制備條件對薄膜晶體管性能的影響
        2.2.1 器件制備
        2.2.2 氧含量的影響
        2.2.3 濺射氣壓的影響
        2.2.4 退火溫度的影響
    2.3 銅電極的影響
        2.3.1 Cu薄膜的制備
        2.3.2 Cu電極的濺射條件對a-IGZOTFT性能的影響
        2.3.3 熱處理對銅電極TFT性能的影響
        2.3.4 使用Cu2O摻雜a-IGZOTFT的研究
    2.4 本章小結(jié)
第三章 銅/鉬疊層源漏電極氧化物薄膜晶體管的制備
    3.1 引言
    3.2 Mo薄膜的制備
        3.2.1 薄膜制備
        3.2.2 結(jié)果與討論
    3.3 Mo電極TFT的制備
        3.3.1 器件制備
        3.3.2 結(jié)果與討論
    3.4 Cu/Mo疊層電極TFT
        3.4.1 器件制備
        3.4.2 器件性能
        3.4.3 接觸特性
        3.4.4 透射電子顯微鏡界面分析
        3.4.5 結(jié)合強度
    3.5 本章小結(jié)
第四章 銅/ITO疊層源漏電極氧化物薄膜晶體管的制備
    4.1 引言
    4.2 ITO薄膜的制備
        4.2.1 薄膜制備
        4.2.2 結(jié)果與討論
    4.3 ITO電極TFT
        4.3.1 器件制備
        4.3.2 結(jié)果與討論
    4.4 Cu/ITO疊層電極器件
        4.4.1 器件制備
        4.4.2 器件性能
        4.4.3 接觸特性
        4.4.4 透射電子顯微鏡界面分析
        4.4.5 結(jié)合強度
    4.5 本章小結(jié)
第五章 銅鉻合金源漏電極及其氧化物薄膜晶體管研究
    5.1 引言
    5.2 銅鉻合金薄膜的制備
        5.2.1 濺射功率和氣壓的影響
        5.2.2 退火溫度的影響
        5.2.3 合金成分的影響
    5.3 濺射條件對銅鉻合金源漏電極TFT的影響
        5.3.1 器件制備
        5.3.2 結(jié)果與討論
    5.4 銅鉻合金源漏電極TFT的制備
        5.4.1 器件制備
        5.4.2 器件性能
        5.4.3 接觸特性
        5.4.4 XPS分析
        5.4.5 結(jié)合強度
    5.5 本章小結(jié)
第六章 高遷移率氧化物薄膜晶體管制備及研究
    6.1 引言
    6.2 a-IGZO有源層TFT
        6.2.1 器件制備
        6.2.2 器件性能
        6.2.3 接觸特性
        6.2.4 透射電子顯微鏡界面分析
        6.2.5 XPS分析
        6.2.6 Al2O3的濺射對a-IGZO薄膜導(dǎo)電性的影響
        6.2.7 電極材料的影響
        6.2.8 工作機(jī)制
    6.3 NAIZO有源層TFT
        6.3.1 器件制備
        6.3.2 器件性能
        6.3.3 接觸特性
        6.3.4 透射電子顯微鏡界面分析
        6.3.5 正負(fù)偏壓穩(wěn)定性
    6.4 本章小結(jié)
結(jié)論和展望
參考文獻(xiàn)
攻讀博士學(xué)位期間取得的研究成果
致謝
附件


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]TFT中底柵Cu膜凸起現(xiàn)象研究[J]. 高搏劍,徐佳慧,夏杰,吳登剛,朱元.  信息記錄材料. 2018(05)
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[3]大尺寸金屬氧化物TFT面板設(shè)計分析[J]. 周雷,徐苗,吳為敬,夏興衡,王磊,彭俊彪.  發(fā)光學(xué)報. 2015(05)
[4]鉬緩沖層對鉬/銅疊層結(jié)構(gòu)電極特性的影響[J]. 李旭遠(yuǎn),薛唯,喻志農(nóng),薛建設(shè),張學(xué)輝,柳逢春,楊偉生.  真空科學(xué)與技術(shù)學(xué)報. 2015(01)
[5]源漏電極的制備對氧化物薄膜晶體管性能的影響[J]. 徐華,蘭林鋒,李民,羅東向,肖鵬,林振國,寧洪龍,彭俊彪.  物理學(xué)報. 2014(03)

碩士論文
[1]銅合金緩沖層材料特性及其在顯示器件中的應(yīng)用研究[D]. 李正亮.中國科學(xué)院大學(xué)(工程管理與信息技術(shù)學(xué)院) 2016



本文編號：3185236