氧化物半導體薄膜晶體管（TFT）因具有較高的光透過率和場效應遷移率、較低的制備溫度和大面積均勻等優(yōu)點,在大尺寸高清平板顯示及互補性金屬氧化物半導體（CMOS）電路方面具有廣泛的應用前景。當前,穩(wěn)定性問題已經(jīng)成為制約氧化物TFT商業(yè)化應用的瓶頸技術難題,而氧空位和界面問題是影響TFT穩(wěn)定性的主要因素。本文從減小氧空位和優(yōu)化絕緣層/有源層界面方面入手,研究了陽離子（Si和Hf）、陰離子S摻雜以及原子層（ALD）沉積的高介電常數(shù)（K）絕緣層/有源層界面對ZnSnO（ZTO）TFT穩(wěn)定性的影響,并探索了穩(wěn)定性的相關物理機制。CMOS器件也是氧化物TFT的重要應用方向,因此尋求性能匹配的p型TFT與n型TFT是構筑高增益CMOS的技術關鍵。本文以超高遷移率的碳納米管作為P型晶體管的有源層,研究了高κ AlZrO_x絕緣層對單壁碳納米管（SWCNT）場效應晶體管（FET）性能的影響,并構筑了基于SiZTO/SWCNT的低功耗、高電壓增益的CMOS反相器。主要的研究內(nèi)容和創(chuàng)新點如下:1.采用陽離子（Si和Hf）摻雜的方法來提升ZTO-TFT穩(wěn)定性。在相同的正偏壓（PBS）下,ZT... 

【文章頁數(shù)】：163 頁

【學位級別】：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
        1.2.1 氧化物TFT的發(fā)展歷程
        1.2.2 氧化物TFT的原理
        1.2.3 氧化物TFT的性能參數(shù)
        1.2.4 氧化物TFT不穩(wěn)定性機理分析
    1.3 碳納米管場效應晶體管
        1.3.1 研究碳納米管場效應晶體管的必要性
        1.3.2 碳納米管場效應晶體管和邏輯電路的發(fā)展歷程
    1.4 論文的主要研究內(nèi)容
第二章 陽離子摻雜和新型雙層結構的構筑對ZTO-TFT性能的影響
    2.1 引言
    2.2 陽離子Hf摻雜對ZTO-TFT性能的影響
        2.2.1 HZTO薄膜和HZTO-TFT的制備
        2.2.2 Hf摻雜對ZTO半導體薄膜的影響
        2.2.3 Hf摻雜對ZTO-TFT電學性能及穩(wěn)定性的影響
    2.3 陽離子Si摻雜對ZTO-TFT性能的影響
        2.3.1 SiZTO薄膜及SiZTO-TFT的制備
        2.3.2 Si摻雜對ZTO半導體薄膜性能的影響
        2.3.3 Si摻雜對ZTO-TFT的影響
    2.4 采用新型結構制備高遷移率和高穩(wěn)定性HZTO/ZTO TFT
        2.4.1 HZTO/ZTO TFT的制備
        2.4.2 HZTO/ZTO TFT的電學性能分析
        2.4.3 HZTO/ZTO TFT的光照負偏壓穩(wěn)定性分析
        2.4.4 HZTO/ZTO TFT的溫度穩(wěn)定性及態(tài)密度分析
    2.5 本章小結
第三章 陰離子S摻雜對半導體ZTO薄膜和ZTO-TFT的影響
    3.1 引言
    3.2 陰離子S摻雜對半導體ZTO薄膜和ZTO-TFT電學性能的影響
        3.2.1 ZTOS半導體薄和TFT的制備
        3.2.2 S摻雜對ZTO半導體薄膜的影響
        3.2.3 S摻雜對ZTO-TFT的影響
    3.3 陰離子S摻雜對ZTO-TFT穩(wěn)定性的影響
        3.3.1 S摻雜對ZTO-TFT光照負偏壓穩(wěn)定性的影響
        3.3.2 S摻雜對ZTO-TFT偏壓穩(wěn)定性的影響
        3.3.3 S摻雜對ZTO-TFT溫度穩(wěn)定性的影響
    3.4 本章小結
第四章 基于原子層沉積技術(ALD)制備高κ絕緣層材料及TFT性能研究
    4.1 引言
        4.1.1 選擇高介電常數(shù)絕緣層的必要性
        4.1.2 高κ絕緣層材料研究現(xiàn)狀
    4.2 基于高κALD ZrO_2絕緣層制備的ZTO-TFT及其性能表征
        4.2.1 器件的制備過程
        4.2.2 ALD ZrO_2電學性能、結晶性能和表面形貌分析
        4.2.3 ALD ZrO_2-TFT的電學性能分析
        4.2.4 ALD ZrO_2-TFT的穩(wěn)定性分析
    4.3 高κALD Zr_xAl_(1-x)O_y絕緣層的制備及其對ZTO-TFT的影響
        4.3.1 Zr_xAl_(1-x)O_y絕緣層和ZTO-TFT的制備
        4.3.2 ALD Zr_xAl_(1-x)O_y絕緣層的性能分析
        4.3.3 基于Zr_xAl_(1-x)O_y絕緣層制備的ZTO-TFT的電學性能分析
        4.3.4 基于Zr_xAl_(1-x)O_y絕緣層制備的ZTO-TFT的穩(wěn)定性分析
    4.4 高κALD ZrAlO_x絕緣層厚度對ZTO-TFT性能的影響
        4.4.1 ALD ZrAlO_x絕緣層及其ZTO-TFT的制備
        4.4.2 ALD ZrAlO_x薄膜的性能表征
        4.4.3 ALD ZrAlO_x制備的ZTO-TFT的電學性能表征
        4.4.4 ALD ZrAlO_x制備的ZTO-TFT的穩(wěn)定性分析
    4.5 本章小結
第五章 碳納米管場效應晶體管的制備及其在反相器中的應用
    5.1 引言
    5.2 基于ALD ZrAlO_x絕緣層制備的高性能SWCNT-FET及其電學性能研究
        5.2.1 基于ALD ZrAlO_xSWCNT-FET的制備
        5.2.2 ALD ZrAlO_x絕緣層的性能
        5.2.3 SWCNT-FET的性能的表征
    5.3 高增益和低功耗SiZTO-SWCNT CMOS反相器的構建
        5.3.1 SiZTO-SWCNT CMOS反相器的制備
        5.3.2 SiZTO-TFT和SWCNT-FET性能的表征
        5.3.3 SiZTO-SWCNT CMOS反相器性能的表征
    5.4 本章小結
第六章 結論與展望
    6.1 結論
    6.2 展望
參考文獻
作者在攻讀博士學位期間公開發(fā)表的論文
作者在攻讀博士學位期間所作的項目
致謝


【參考文獻】：
博士論文
[1]氧化物TFT及其驅動的AM-OLED矩陣屏的研究[D]. 張良.上海大學 2011



本文編號：3718186