本文選題：a-IGZO + TFT��； 參考：《電子科技大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：當前,顯示技術(shù)迅猛發(fā)展,大尺寸、柔性化以及透明化顯示器已成為重要的研究熱點。傳統(tǒng)的非晶硅材料遷移率低、透光性差,無法滿足顯示需求。氧化銦鎵鋅(IGZO)薄膜由于具備遷移率高、均勻性好、在可見光范圍內(nèi)透光率高等優(yōu)點而受到廣泛的關(guān)注。本論文采用IGZO薄膜作為有源層材料分別在Si基襯底與高透光率的石英玻璃襯底上制備了非晶氧化銦鎵鋅薄膜晶體管(a-IGZO TFT),研究了薄膜制備工藝對a-IGZO TFT性能的影響。主要工作內(nèi)容包含以下幾個方面:采用射頻磁控濺射法制備了IGZO薄膜,并通過X射線衍射(XRD)和能量色散譜儀(EDS)對薄膜的晶相結(jié)構(gòu)與具體成分進行分析。實驗發(fā)現(xiàn)退火溫度達到500℃時,室溫下沉積的IGZO薄膜仍為非晶態(tài)。本文在Si基襯底上制備了a-IGZO TFT器件,研究了氧氬比、有源層厚度及濺射功率對TFT性能的影響。結(jié)果表明,當O2:Ar為10:90,有源層厚度為161 nm,濺射功率為100 W時,TFT的電學(xué)性能最佳,開關(guān)比為4.9×105,飽和遷移率為8.19cm2/Vs,閾值電壓為3.0 V,亞閾值擺幅為1.84 V/dec。當O2:Ar低于或高于10:90時,器件的遷移率會降低,閾值電壓增大;當有源層厚度小于161 nm時,由于有源層較薄,輸運到溝道中的載流子數(shù)量較少,因此遷移率會降低。當有源層厚度大于161 nm時,載流子的傳輸會受到薄膜中的大量電荷和帶電離子的散射作用而降低其遷移率;在100 W以內(nèi),隨著濺射功率的增加,器件的開關(guān)比、遷移率得到提高,閾值電壓與亞閾值擺幅降低。以石英玻璃為襯底,采用PECVD生長絕緣層Si3N4薄膜成功制備了透明a-IGZO TFT器件,并對Si3N4薄膜沉積以及器件退火工藝進行了優(yōu)化。結(jié)果表明,當Si3N4沉積溫度為350℃、器件退火溫度為400℃時,TFT的電學(xué)性能最優(yōu),開關(guān)比為6.5×104,飽和遷移率為7.46 cm2/Vs,閾值電壓為4.1 V,亞閾值擺幅為1.98V/dec。在350℃以內(nèi),隨著沉積溫度的提高,Si3N4薄膜絕緣性更加良好。在500℃以內(nèi),IGZO薄膜在可見光范圍內(nèi)透光率隨著退火溫度增加而增加。制備了雙有源層結(jié)構(gòu)的a-IGZO TFT,雙有源層由含氧量不同的兩層IGZO薄膜構(gòu)成。實驗發(fā)現(xiàn),此種結(jié)構(gòu)可以明顯降低TFT的關(guān)態(tài)電流,提高其開關(guān)比與飽和遷移率。當O2:Ar為7:93/35:65時,TFT的性能最優(yōu),開關(guān)比達到2.6×107,飽和遷移率為18.39 cm2/Vs,閾值電壓為1.6 V,亞閾值擺幅為0.97 V/dec。本文還研究了不同退火氣氛(N2、Air、O2)對透明雙有源層TFT電學(xué)性能的影響,實驗發(fā)現(xiàn)在N2中退火的TFT性能最佳,飽和遷移率高達22.73 cm2/Vs。XPS能譜分析表明,N2中退火后的IGZO薄膜中具有最優(yōu)的氧空位濃度與最大的In濃度,In離子能引入大量的電子,增加載流子濃度,因而器件的遷移率得到提高。最后,本文測試了在N2中退火后的TFT的穩(wěn)定性,結(jié)果表明隨著在空氣中放置時間的延長,TFT的閾值電壓會增大,遷移率會減小。
[Abstract]:At present, the rapid development of display technology, large size, flexible and transparent display has become an important research hotspot. The traditional amorphous silicon materials have low mobility and poor transmittance, so they can not meet the demand of display. Indium gallium gallium oxide (indium gallium zinc oxide) (IGZO) thin films have attracted wide attention due to their advantages of high mobility, good uniformity and high transmittance in the visible range. In this paper, IGZO thin films are used as active layer materials to prepare amorphous indium gallium oxide zinc thin film transistors on Si substrates and quartz glass substrates with high transmittance, respectively. The effect of preparation process on a-IGZO TFT properties is studied. The main work includes the following aspects: IGZO thin films were prepared by RF magnetron sputtering. The crystal phase structure and specific composition of the films were analyzed by X-ray diffraction (XRD) and energy dispersive spectrometer (EDS). It is found that the IGZO films deposited at room temperature are amorphous when the annealing temperature reaches 500 鈩，

本文編號：1862584