【摘要】：氧化物薄膜晶體(TFT)具有遷移率高、可低溫制備、可大面積制備、均勻性好、透明等一系列優(yōu)點,所以在全透明顯示以及柔性顯示領(lǐng)域都有著巨大的發(fā)展?jié)摿Α１菊撐母鶕?jù)某些氧化物薄膜透明度高的這一特點制備了一系列基于a-IGZO材料為溝道層的全透明TFT。論文中成功的制備了全透明TFT,并且對全透明器件的絕緣層以及電極進行了研究以及優(yōu)化。本論文的具體內(nèi)容如下:(1)首先對全透明器件的絕緣層進行研究。論文中采用PMMA、PVA兩種材料來作為全透明器件的絕緣層,并且分別制備了不同絕緣層轉(zhuǎn)速下的TFT。研究發(fā)現(xiàn),旋涂法制備的PMMA、PVA薄膜表面形貌良好,但PMMA薄膜的表面形貌要更為優(yōu)異,并且提高旋轉(zhuǎn)速度可以提高器件的整體性能�？傮w上,PVA薄膜的絕緣性能要優(yōu)于PMMA薄膜,但是由于PVA薄膜表面形貌稍差,所以后續(xù)的研究選擇了 PMMA作為器件的絕緣層。(2)確定了PMMA絕緣層的最佳轉(zhuǎn)速之后,又對器件的電極進行了一系列的研究。首先研究了 ITO、IGZO這兩種薄膜在不同制備工藝下光電性能有何改變。在0%氧分壓、濺射功率為125 W、濺射時間為1500 s,腔體壓強為1 mTorr下制備出的ITO薄膜電阻率最低,為1.54×10-4Ω·cm;在0%氧分壓、濺射功率為125 W、濺射時間為1500 s、腔體壓強為1 mTorr下制備的IGZO薄膜電阻率最低。(3)確定了透明電極的最佳制備工藝之后,制備了基于IGZO以及ITO作為透明電極的全透明TFT,兩種器件都展示出了一定的性能,其中基于ITO電極的全透明TFT的性能更為優(yōu)異�；贗TO電極的TFT開關(guān)比為1.7×104,遷移率為6.335 cm2V-1s-1,閾值電壓為0.8 V,亞閾值擺幅為1.9 V/decade�；贗GZO電極的TFT開關(guān)比為0 696×103,遷移率為4.101cm2V-1s-1,閾值電壓為3.1V,亞閾值擺幅為6.4 V/decade。(4)為了提高基于IGZO透明電極的器件的整體性能,還對器件進行了退火處理,研究發(fā)現(xiàn)退火可以改善絕緣層與有源層之間的界面缺陷,提高載流子遷移率,退火后,器件的遷移率提高到了 6.065 cm2V-1s-1,閾值電壓從3.1V下降到了 1.6V。為了進一步提高器件的性能,制備了基于復(fù)合絕緣層的全透明TFT。在原有的PMMA絕緣層之前增加了一層超薄的原子層沉積(ALD)的氧化鋁,復(fù)合絕緣層器件的遷移率為5.99 cm2V-1s-1,開關(guān)比為0.87×104,閾值電壓以及亞閾值擺幅分別為2.6 V和3.5 V/decade。
【圖文】：

第一章 緒論外優(yōu)勢，所以現(xiàn)在普遍獲得的電性能遠優(yōu)于 a-Si:H 或有機 TFT[33]。此外如果想進一步實現(xiàn)全透明氧化物 TFT，還需要在室溫下沉積透明的氧化物半導(dǎo)體作為柵極以及源漏電極[34-36]。關(guān)于氧化物 TFT 另一個重要的方面就是介電材料。除了氧化物半導(dǎo)體的巨大發(fā)展外，介質(zhì)層同樣非常重要，因為它的特性決定了介質(zhì)與半導(dǎo)體界面的電荷積累。由于界面缺陷的存在以及介質(zhì)本身的缺陷，很大程度上限制了器件的性能以及穩(wěn)定性，會影響器件的漏電流以及光穩(wěn)定性等參數(shù)。光穩(wěn)定性也是氧化物 TFT 非常重要的一個課題，目前，尚未對不穩(wěn)定性的根源達成共識。眾所周知，氧化物 TFT的光穩(wěn)定性主要是由負偏壓引起的。此外，器件結(jié)構(gòu)、半導(dǎo)體材料、介質(zhì)層材料、鈍化層等許多參數(shù)也會影響到器件的光穩(wěn)定性。綜上所述，氧化物半導(dǎo)體似乎為 TFT 的現(xiàn)在和未來提供了一種可行的替代方案，透明，可低溫制備，成本低，高性能等一系列優(yōu)勢彌補了現(xiàn)有技術(shù)的重大缺陷，是一種非常有吸引力的技術(shù)。圖 1-1 為 TFT 的歷史進程圖。

第二章 a-IGZO 薄膜晶體管的相關(guān)理論及測試平臺2.1 a-IGZO TFT 的常見類型TFT 是一種典型的三端場效應(yīng)器件，主要是由五個部分組成，即柵極，絕緣層，溝道層（又稱為活性層或者有源層）以及源漏電極。其中絕緣層在器件的整體性能和穩(wěn)定性上發(fā)揮著重要的作用，這一點，在文章的實驗部分也將進行詳細的闡述。絕緣層材料一般分為無機材料（氧化硅）和有機材料（如 PMMA、PVA 等）。有機材料制備溫度低，制備過程相對簡單，但是熔點較低，對器件的退火操作有一定的限制，無機材料熔點較高，可進行高溫下的退火操作，但同時制備溫度也較高。源漏電極為器件提供電流通道，，其材料需要電阻無限接近于零，有源層與源漏電極界面的接觸電阻也是一個值得關(guān)注的問題。Shimura[76]等人對比了幾種電極（Cu、Pt、Al、Au、ITO、Ag、ZTO），結(jié)果發(fā)現(xiàn)除了 Au 和 Pt 為肖特基接觸外，其他均為歐姆接觸。目前為了順應(yīng) TFT 器件的透明化、柔性化的趨勢，電極材料也正在向透明化的方向發(fā)展，文章的實驗部分也對此進行了研究。
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TN321.5

【參考文獻】

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本文編號：2593699