本文關鍵詞：低電壓InGaZnO雙電層薄膜晶體管及其閾值電壓調控，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：InGa ZnO薄膜晶體管(IGZO TFT),由于具有高遷移率(能達到10cm2V-1s-1)、全透明、低溫制備和非晶溝道結構等優(yōu)勢,在平板顯示和傳感器領域具有廣泛的應用價值。傳統(tǒng)致密的柵介質通常具有較小的電容,導致IGZO TFT的工作電壓較高(通常大于10V),這限制了IGZO TFT在便攜式產品中的應用。SiO_2和Al_2O_3質子導體膜能夠在柵介質/半導體界面處形成大的雙電層電容(EDLC)(≥1μFcm-2),以SiO_2和Al_2O_3質子導體膜為柵介質的IGZO雙電層薄膜晶體管(IGZO EDLT)的工作電壓能降到3V以內。本文主要包括以下內容:(1)通過等離子體化學氣相沉積制備SiO_2和Al_2O_3質子導體膜,SiO_2質子導體膜的EDLC高達4.6μFcm-2,Al_2O_3質子導體膜的EDLC高達1μFcm-2。研究了工作氣壓對Al_2O_3質子導體膜的EDLC的影響,工作氣壓40Pa下制備的Al_2O_3質子導體膜有較好的性能。(2)使用SiO_2質子導體膜為柵介質,通過兩步掩膜法和一步掩膜法沉積溝道和源-漏極,制備IGZO EDLT,并改變IGZO溝道層厚度調控閾值電壓。采用兩步掩膜法制備的IGZO EDLT的工作電壓≤2V,實現(xiàn)了低電壓工作,隨著溝道厚度由91nm減少到40nm,閾值電壓由0.22V增加到0.75V。采用一步掩膜法制備的不同溝道厚度的IGZO EDLT,其工作電壓為1.5V,同樣實現(xiàn)了低電壓工作,隨著溝道厚度由45nm減少到8nm,閾值電壓由-0.64V增加到0.65V。(3)研究了不同工作氣壓下制備的Al_2O_3質子導體膜柵介質對IGZO EDLT工作電壓的影響。10Pa和20Pa的工作氣壓下制備的Al_2O_3質子導體膜為柵介質的IGZO EDLT的工作電壓分別為14V和10V,不能實現(xiàn)低電壓工作。40Pa工作氣壓下制備的Al_2O_3質子導體膜為柵介質的IGZO EDLT具有3V的低工作電壓。通過改變溝道厚度調控了Al_2O_3質子導體膜為柵介質的IGZO EDLT的閾值電壓,當溝道厚度由45nm減少到8nm,閾值電壓由-0.05V增加到0.82V。
【關鍵詞】：質子導體膜 低電壓 InGaZnO溝道 雙電層 閾值電壓
【學位授予單位】：河北工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN321.5;TB383.2
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-28
• 1.1 引言10-11
• 1.2 TFT的工作原理、結構和性能參數(shù)11-14
• 1.2.1 TFT的工作原理11-12
• 1.2.2 TFT的結構12-13
• 1.2.3 TFT的性能參數(shù)13-14
• 1.3 IGZO TFT的發(fā)展、優(yōu)勢和應用14-19
• 1.3.1 IGZO TFT的發(fā)展14-17
• 1.3.2 IGZO TFT的優(yōu)勢17-18
• 1.3.3 IGZO TFT的應用18-19
• 1.4 雙電層薄膜晶體管的原理及其發(fā)展19-24
• 1.4.1 雙電層薄膜晶體管的原理19-20
• 1.4.2 雙電層薄膜晶體管的發(fā)展20-24
• 1.5 閾值電壓的調控方法和意義24-27
• 1.5.1 閾值電壓的調控方法24-26
• 1.5.2 閾值電壓的調控意義26-27
• 1.6 本文主要研究內容27-28
• 第二章 樣品的制備與表征方法28-34
• 2.1 樣品的制備28-31
• 2.1.1 等離子增強化學氣相沉積（PECVD）28
• 2.1.2 磁控濺射沉積系統(tǒng)28-30
• 2.1.3 電子束蒸發(fā)沉積系統(tǒng)30-31
• 2.2 樣品的表征方法31-32
• 2.2.1 光譜型橢圓偏振儀31
• 2.2.2 掃描電子顯微鏡（SEM）31
• 2.2.3 透射電子顯微鏡（TEM）31-32
• 2.2.4 X射線光電子能譜（XPS）32
• 2.2.5 半導體參數(shù)測試系統(tǒng)32
• 2.2.6 阻抗分析儀32
• 2.3 本章小結32-34
• 第三章 SiO_2和Al_2O_3質子導體膜的制備與性能分析34-44
• 3.1 SiO_2質子導體膜的制備和性能分析34-36
• 3.1.1 SiO_2質子導體膜的制備34
• 3.1.2 SiO_2質子導體膜的性能分析34-36
• 3.1.2.1 SiO_2質子導體膜的微結構分析34-35
• 3.1.2.2 SiO_2質子導體膜的電容特性和質子導電特性35-36
• 3.2 Al_2O_3質子導體膜的制備和性能分析36-40
• 3.2.1 Al_2O_3質子導體膜的制備36-37
• 3.2.2 Al_2O_3質子導體膜的性能分析37-40
• 3.2.2.1 Al_2O_3質子導體膜的微結構及成分分析37-39
• 3.2.2.2 Al_2O_3質子導體膜的電容特性和質子導電特性39-40
• 3.3 工作氣壓對Al_2O_3膜電容特性和質子導電特性的影響40-42
• 3.4 本章小結42-44
• 第四章 SiO_2質子導體膜為柵介質的低電壓IGZO EDLT及其閾值電壓調控44-54
• 4.1 兩步掩膜法制備IGZO EDLT及其閾值電壓調控44-49
• 4.1.1 IGZO EDLT的制備44-45
• 4.1.2 IGZO EDLT的電學性能45-46
• 4.1.3 IGZO EDLT的閾值電壓調控46-49
• 4.2 一步掩膜法制備IGZO EDLT及其閾值電壓調控49-53
• 4.2.1 IGZO EDLT的制備49-50
• 4.2.2 IGZO EDLT的光學透射率50-51
• 4.2.3 IGZO EDLT的閾值電壓調控51-53
• 4.3 本章小結53-54
• 第五章 Al_2O_3質子導體膜為柵介質的低電壓IGZO EDLT及其閾值電壓調控54-62
• 5.1 不同工作氣壓Al_2O_3膜對IGZO EDLT工作電壓的影響54-56
• 5.2 一步掩膜法制備IGZO EDLT及其閾值電壓調控56-59
• 5.2.1 IGZO EDLT的制備56
• 5.2.2 IGZO EDLT的光學透射率56-58
• 5.2.3 IGZO EDLT的閾值電壓調控58-59
• 5.3 本章小結59-62
• 第六章 結論62-64
• 參考文獻64-72
• 攻讀學位期間所取得的相關科研成果72-74
• 致謝74

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本文編號：302247