發(fā)布時間：2021-11-07 16:55

　　基于固態(tài)電解質(zhì)的金屬氧化物薄膜晶體管具有良好的環(huán)境穩(wěn)定性和優(yōu)異的電學(xué)性能,因而具有巨大的應(yīng)用潛力。針對傳統(tǒng)基于固態(tài)電解質(zhì)金屬氧化物薄膜晶體管調(diào)控方式工藝復(fù)雜、制備時間長的問題,本文采用高k固態(tài)電解質(zhì)Ta₂O₅作為柵絕緣層,透明氧化銦錫（ITO）作為有源層以及源漏電極,在沉積半導(dǎo)體層和電極之前,利用飛秒激光對Ta₂O₅絕緣層薄膜進行照射處理。探究了不同激光強度對固態(tài)電解質(zhì)金屬氧化物晶體管電學(xué)性能的影響。隨著激光強度的提高,晶體管的開態(tài)電流提高,閾值電壓負(fù)向漂移。同時,本文進一步探索了激光對固態(tài)電解質(zhì)晶體管突觸性能的影響,興奮性后突觸電流（EPSC）隨著激光強度的增強而增加。XPS測試表明,Ta₂O₅薄膜中氧空位含量增多,從而導(dǎo)致器件電導(dǎo)的變化。本文利用激光優(yōu)異的加工處理速度和對材料性能的精確控制,提出了一種簡單、快速（<1s）、低溫（<45℃）地調(diào)控晶體管性能的方式。 

【文章來源】：液晶與顯示. 2020,35(11)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

Ta2O5/ITO TFT結(jié)構(gòu)示意圖；（b）激光照射Ta2O5薄膜示意圖。

為了研究激光強度對Ta2O5薄膜表面的影響，本文研究了不同激光強度下的MOTFT特性。圖3展示了在激光掃描速率為500 mm/s時，不同激光強度下器件的IDS-VGS特性曲線。從圖中可以看到，在激光強度為263 mJ/cm2和358mJ/cm2時，開態(tài)電流有著明顯的差異。晶體管在柵壓VGS=5V、激光強度358 mJ/cm2時的開態(tài)電流（20.3μA）是激光強度263mJ/cm2時的開態(tài)電流（3.01μA）的近7倍，且關(guān)態(tài)電流也明顯增大。這表明在較高的激光強度下有更多的可移動的離子，從而導(dǎo)致在半導(dǎo)體層中產(chǎn)生較高的電子密度。同時，大量移動離子的積累導(dǎo)致閾值電壓的負(fù)向漂移。我們采用了原子力顯微鏡（AFM）的tapping模式來表征Ta2O5薄膜的表面形貌，Ta2O5薄膜在無激光照射和激光強度為309mJ/cm2時的表面粗糙度均方根分別為0.854nm和0.680nm，如圖4(a）、（b）所示，由此可以得出激光照射對Ta2O5薄膜表面粗糙度沒有顯著影響。圖5為本文制備的Ta2O5絕緣層的C-V雙掃曲線，從該曲線中可以得到，在AC 1 MHz的頻率下150nm厚度的Ta2O5薄膜介電常數(shù)（κ）為21。圖4（a）無激光照射和（b）激光強度為309 mJ/cm2時Ta2O5薄膜的表面形貌

無激光照射和（b）激光強度為309 mJ/cm2時Ta2O5薄膜的表面形貌

【參考文獻】：
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本文編號：3482215