金屬氧化物納米纖維由于其特殊的物理和電學(xué)性質(zhì),已經(jīng)引起了人們的廣泛關(guān)注,它們在場效應(yīng)晶體管（FETs）制備方面具有廣闊的應(yīng)用前景。近年來,已經(jīng)有多種制備金屬氧化物納米纖維的方法相繼被研發(fā),如氣相法、液相法和模板法等。在這些方法中,靜電紡絲由于其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn),包括相對(duì)較低的制造成本、高通量和大規(guī)模制造的可能性等被認(rèn)為是最具優(yōu)勢的一種纖維制備工藝。此外,靜電紡絲可用于制備各種納米纖維（例如有機(jī)物、無機(jī)物和復(fù)合材料）。金屬氧化物納米纖維基FETs已經(jīng)被廣泛地研究,但現(xiàn)階段仍有一些問題有待解決,包括:（1）堆疊的納米纖維之間結(jié)合處的接觸性差以及納米纖維與襯底之間的附著力差;（2）形成金屬氧化物的退火溫度過高;（3）急需尋找無銦的代替材料。為了解決以上問題,得到高性能的金屬氧化物納米纖維FETs,本論文進(jìn)行了以下研究:1.自焊接低溫制備金屬氧化物納米纖維及其在電子器件中的應(yīng)用。實(shí)驗(yàn)以聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）為聚合物,環(huán)氧樹脂為添加劑,利用靜電紡絲技術(shù)制備了氧化銦（In₂O₃）納米纖維。由于PMMA優(yōu)異的化學(xué)性能,實(shí)驗(yàn)最終在相對(duì)較低的退火溫度下制備了具... 

【文章來源】：青島大學(xué)山東省

【文章頁數(shù)】：52 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

FET的發(fā)展歷程

青島大學(xué)碩士學(xué)位論文4直到21世紀(jì)，金屬氧化物薄膜晶體管的研究才開始并逐漸得到重視。2003年Nomura首次采用InGaO3(ZnO)5作為有源層材料研制成功了高性能TFT。同時(shí)，工業(yè)領(lǐng)域中杜邦公司在柔性材料聚酰亞胺上成功制備了ZnO為有源層的TFT，這為柔性半導(dǎo)體器件的研制和發(fā)展帶來活力。隨后高性價(jià)比的ZnSnO半導(dǎo)體材料也被應(yīng)用在TFT中，表現(xiàn)出較高的開關(guān)比和較大的遷移率[6]。而Kim等人則是將高k材料引入金屬氧化物TFT的制備中，使TFT遷移率得到了大幅度提升的同時(shí)還降低了操作電壓[7]。由于金屬氧化物在高性能TFT中的優(yōu)良表現(xiàn)，不同的金屬氧化物TFT相繼被研制開發(fā)。近些年來金屬氧化物In2O3,ZnO、ZnSnO、InGaZnO等半導(dǎo)體材料和ZrO、Al2O3、HfO2等絕緣材料已經(jīng)在TFT得到了充分的應(yīng)用和發(fā)展，目前對(duì)金屬氧化物TFT性能也不僅局限于高遷移率、大開關(guān)比等基礎(chǔ)要求，而是正在向著高柔性可彎折，高性能低成本和高透明性低功率等新型實(shí)用的方向發(fā)展[8-11]。圖1.2（a）巴丁和布拉頓發(fā)明的點(diǎn)接觸式晶體管，（b）從左到右分別為巴盯肖克利和布拉頓。1.1.2場效應(yīng)晶體管的結(jié)構(gòu)和工作原理FET的主要結(jié)構(gòu)：場效應(yīng)晶體管主要由5個(gè)部分構(gòu)成，主要有半導(dǎo)體層、襯底、柵電極、絕緣層、和源漏電極。在結(jié)構(gòu)分類上，器件一般根據(jù)柵電極與襯底的位置變化分為兩種：底柵型（柵電極與襯底緊密接觸）和頂柵型（柵極置于器件最上層）。再者，根據(jù)源漏電極與有源層的不同位置，分為頂接觸（源漏電極在有源層上面）和底接觸（源漏電極在有源層下面）。通常根據(jù)這兩種分類，將其組合成四種不同的結(jié)構(gòu)，如下圖1.3所示。這四種結(jié)構(gòu)各有利弊，本此研究，由于器件制備工藝和方法的選擇，

青島大學(xué)碩士學(xué)位論文5主要采用底柵頂接觸型。圖1.3場效應(yīng)晶體管的基本結(jié)構(gòu)。FET的工作原理：采用n型增強(qiáng)型FET為示例介紹其基本的構(gòu)造及原理，如圖1.4所示。介電層應(yīng)具有良好的絕緣性，當(dāng)在柵極加上正電壓VGS后，那么將會(huì)在絕緣層與半導(dǎo)體層接觸界面產(chǎn)生載流子通道區(qū)。當(dāng)在源漏電極施加電壓VDS時(shí)，這些自由載流子則會(huì)產(chǎn)生定向流動(dòng)，從而在源漏電極處產(chǎn)生電流。FET的輸出特性曲線可分為四個(gè)區(qū)域：（1）截止區(qū)：當(dāng)柵極電壓VGS小于閾值電壓VTH時(shí)，即VGS＜VTH，這時(shí)載流子通道不能形成，，源漏電極之間沒有電流，F(xiàn)ET這時(shí)處于截止?fàn)顟B(tài)。（2）線性區(qū)：當(dāng)源漏電壓VDS很小時(shí)，但是柵極電壓VGS大于閾值電壓VTH時(shí)，即VGS＞VTH且VDS＜VGS-VTH時(shí)，開始形成導(dǎo)電溝道，源漏之間可以被當(dāng)做于一個(gè)可變電阻，當(dāng)VGS一定時(shí)，溝道電阻也是一定的，隨著VGS的增大，在界面處誘導(dǎo)出的載流子變多，載流子通道的導(dǎo)電能力增大。VDS與IDS的相關(guān)公式表示如下：IDS=WL()1-(1)C表示柵絕緣層的單位面積電容；W和L則表示溝道層的寬度和長度；為

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]溶液法制備低電壓及高性能非晶GaSnO薄膜晶體管（英文）[J]. 任錦華,李凱文,楊建文,林東,康皓清,邵晶晶,傅若凡,張群.  Science China Materials. 2019(06)
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本文編號(hào)：3358386