本文關(guān)鍵詞：KH550-GO復(fù)合柵介質(zhì)低壓氧化物薄膜晶體管研究

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【摘要】：近年來(lái),氧化物薄膜晶體管因其場(chǎng)效應(yīng)遷移率高、透光性好、易于大面積制備等優(yōu)點(diǎn)而引起廣泛的關(guān)注。然而,由于傳統(tǒng)柵介質(zhì)材料介電常數(shù)低,當(dāng)器件的工作電壓較低時(shí),柵極電壓很難對(duì)源漏電流進(jìn)行良好調(diào)控,這很大程度限制了TFT器件在低功耗、高性能電子產(chǎn)品等領(lǐng)域上的應(yīng)用。為增加?xùn)沤橘|(zhì)電容耦合特性,降低器件的工作電壓,提升器件電學(xué)特性,人們開(kāi)始著手降低柵介質(zhì)薄膜的厚度和探尋新型柵介質(zhì)材料。但柵介質(zhì)薄膜厚度的降低往往受到物理極限所限制,制作工藝要求相對(duì)提升很高,其薄膜強(qiáng)度和性能降低,對(duì)TFT器件的電學(xué)性能和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)都增加了一定的隱患,器件的合格率降低,為減小TFT器件的工作電壓,同時(shí)不去犧牲器件的電學(xué)特性,人們?cè)絹?lái)越多的將精力投入到研發(fā)新的柵介質(zhì)材料。(1)由于KH550分子結(jié)構(gòu)中含有大量的-NH2和-Si-O-C2H5,其中-Si-O-C2H5易水解生成Si-OH鍵,而-OH和-NH2都屬于親水性基團(tuán),可以預(yù)測(cè)KH550固態(tài)電解質(zhì)可能具有較高的質(zhì)子電導(dǎo)率,是低壓氧化物薄膜晶體管理想的柵介質(zhì)材料。然而到目前為止,KH550常用來(lái)偶聯(lián)無(wú)機(jī)材料和高分子材料,卻沒(méi)有關(guān)于KH550固態(tài)電解質(zhì)作為質(zhì)子導(dǎo)體薄膜和薄膜晶體管柵介質(zhì)的相關(guān)報(bào)道。因此,本文采用KH550固態(tài)電解質(zhì)為氧化物薄膜晶體管的柵介質(zhì)材料,對(duì)KH550固態(tài)電解質(zhì)薄膜的各項(xiàng)性能進(jìn)行表征,分析測(cè)量KH550氧化物TFT器件的電學(xué)特性并計(jì)算出該器件的各項(xiàng)電學(xué)參數(shù),分析判斷KH550固態(tài)電解質(zhì)能否成為薄膜晶體管理想的柵介質(zhì)材料。(2)采用旋涂法制備硅烷偶聯(lián)劑-氧化石墨烯(KH550-GO)新型復(fù)合柵介質(zhì)薄膜,由于柵介質(zhì)層和溝道層界面處明顯的雙電層效應(yīng),當(dāng)頻率為0.1 Hz時(shí),單位面積電容高達(dá)2.18μF/cm2。本文采用自組裝原理,借助磁控濺射儀,僅需一次掩膜,即可同時(shí)生成晶體管的溝道與源漏電極。利用半導(dǎo)體參數(shù)分析儀在室溫黑暗的條件下測(cè)量該器件的電學(xué)特性,結(jié)果表明,KH550-GO固態(tài)柵介質(zhì)氧化物薄膜晶體管具有優(yōu)良的電學(xué)性能,其工作電壓僅為2 V、飽和電流為580μA、亞閾值擺幅108 mV/dec、開(kāi)關(guān)比4×107、場(chǎng)效應(yīng)遷移率16.7 cm2·V-1·s-1�？傊�,本文制備的KH550-GO復(fù)合柵介質(zhì)低壓氧化物TFT器件具備優(yōu)異的電學(xué)特性和穩(wěn)定性,對(duì)研究制造高性能、便攜式、低能耗的微型電子器件具有重要意義。
【關(guān)鍵詞】：非晶銦鋅氧化物 雙電層效應(yīng) KH550-GO復(fù)合柵介質(zhì) 低壓氧化物薄膜晶體管 場(chǎng)效應(yīng)遷移率
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN321.5
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第一章 緒論11-26
• 1.1 引言11-12
• 1.2 薄膜晶體管的研究背景12-16
• 1.2.1 薄膜晶體管的發(fā)展歷程12-13
• 1.2.2 不同溝道材料的薄膜晶體管性能介紹13-14
• 1.2.3 薄膜晶體管的應(yīng)用14-16
• 1.3 固態(tài)柵介質(zhì)薄膜表征所需的儀器16-23
• 1.3.1 掃描電鏡17-18
• 1.3.2 原子力顯微鏡18-20
• 1.3.3 傅立葉變換紅外光譜儀20-22
• 1.3.4 阻抗分析儀22-23
• 1.4 薄膜晶體管電學(xué)特性的測(cè)試系統(tǒng)23-24
• 1.5 本論文的研究?jī)?nèi)容以及章節(jié)安排24-26
• 第二章 薄膜晶體管的研究和制備26-44
• 2.1 磁控濺射技術(shù)26-29
• 2.1.1 磁控濺射的發(fā)展歷程26-27
• 2.1.2 磁控濺射儀器和濺射材料27
• 2.1.3 磁控濺射技術(shù)原理及過(guò)程27-29
• 2.1.4 磁控濺射技術(shù)特點(diǎn)29
• 2.2 薄膜晶體管的工作原理與性能參數(shù)29-37
• 2.2.1 TFT的結(jié)構(gòu)29-31
• 2.2.2 TFT的分類31
• 2.2.3 TFT的工作原理31-33
• 2.2.4 TFT的主要性能參數(shù)33-35
• 2.2.5 雙電層薄膜晶體管的調(diào)控機(jī)理35-37
• 2.3 KH550固態(tài)柵介質(zhì)薄膜晶體管的制備37-40
• 2.3.1 實(shí)驗(yàn)材料與設(shè)備37
• 2.3.2 KH550固態(tài)柵介質(zhì)薄膜晶體管的加工工藝37-40
• 2.4 KH550-GO固態(tài)柵介質(zhì)薄膜晶體管的制備40-43
• 2.4.1 實(shí)驗(yàn)材料與設(shè)備40
• 2.4.2 KH550-GO固態(tài)柵介質(zhì)薄膜晶體管的加工工藝40-43
• 2.5 本章小結(jié)43-44
• 第三章 基于KH550固態(tài)柵介質(zhì)薄膜晶體管的性能研究44-53
• 3.1 引言44-45
• 3.2 實(shí)驗(yàn)試劑簡(jiǎn)介45
• 3.2.1 KH550的特性介紹及用途45
• 3.2.2 IZO特性介紹45
• 3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論45-51
• 3.3.1 KH550固態(tài)電解質(zhì)表征45-48
• 3.3.2 KH550固態(tài)柵介質(zhì)TFT器件的電學(xué)性能分析48-51
• 3.4 本章小結(jié)51-53
• 第四章 KH550-GO固態(tài)柵介質(zhì)薄膜晶體管的性能研究53-66
• 4.1 引言53
• 4.2 氧化石墨烯的特性及用途53-54
• 4.3 KH550-GO固態(tài)柵介質(zhì)的表征與測(cè)試54-59
• 4.3.1 KH50、GO和KH550-GO的FTIR光譜分析54-57
• 4.3.2 KH550-GO的阻抗頻譜特性分析57-58
• 4.3.3 KH550-GO的電容、相角隨頻率分析58-59
• 4.4 KH550-GO薄膜晶體管的測(cè)試與討論59-64
• 4.4.1 TFT器件的電學(xué)性能測(cè)試59-61
• 4.4.2 器件的抗干擾性能測(cè)試61-63
• 4.4.3 器件的穩(wěn)定性測(cè)試63-64
• 4.5 本章小結(jié)64-66
• 第五章 總結(jié)與展望66-68
• 5.1 總結(jié)66-67
• 5.2 展望67-68
• 參考文獻(xiàn)68-73
• 致謝73-74
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文情況74

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