發(fā)布時(shí)間：2017-12-17 21:18

  本文關(guān)鍵詞：氧化銦基薄膜晶體管的制備與性能研究

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【摘要】：薄膜晶體管(thin film transistor,TFT)是平板顯示技術(shù)的核心部件。隨著科技的發(fā)展,平板顯示技術(shù)正朝著高容量、高分辨率、高驅(qū)動(dòng)、3D和大尺寸的方向發(fā)展。目前,工業(yè)中常用的非晶硅薄膜晶體管,其遷移率不足Icm2/Vs;多晶硅薄膜晶體管的均勻性又差,并且硅基薄膜在可見(jiàn)光范圍內(nèi)透光性差,這些都制約著薄膜晶體管的發(fā)展。氧化物薄膜晶體管由于具有較高的遷移率、開(kāi)口率大等優(yōu)點(diǎn),已經(jīng)引起研究人員的廣泛關(guān)注。為了滿足現(xiàn)代顯示技術(shù)與3D顯示的需求,如何進(jìn)一步地提高薄膜晶體管的遷移率,是目前需要解決的熱點(diǎn)問(wèn)題。針對(duì)這一問(wèn)題,本文主要制備了In2O3:Li TF、In0.8Zn0.2O:Li TFT和In0.67Zn0.33O:Li TFT,并通過(guò)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)條件,得到了高性能的氧化銦基TFT器件。主要研究工作如下：(1)用磁控濺射制備了底柵極結(jié)構(gòu)的In203：Li TFT。研究了退火溫度、有源層厚度和氧氣流量對(duì)TFT器件性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,當(dāng)有源層厚度為30nm,退火溫度為200℃,氧氣流量為2sccm時(shí),TFT器件的性能最佳,其遷移率為14.6cm2/Vs,開(kāi)關(guān)比為9.0×106,閾值電壓為5.2V。(2)用磁控濺射在SiO2/Si襯底上制備了In0.8Zn0.2O:Li TFT.研究了有源層厚度、氬氣流量、退火溫度和退火氣氛對(duì)TFT器件性能的影響,并成功制備出雙有源層結(jié)構(gòu)的TFT器件。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,當(dāng)有源層厚度為30nm,氬氣流量為30sccm,退火溫度為950℃,在氧氣氣氛退火時(shí),TFT器件的性能最佳,其遷移率達(dá)到56.1cm2/Vs,開(kāi)關(guān)比為5.1×106,閾值電壓為2.0V；與單層結(jié)構(gòu)相比,雙有源層結(jié)構(gòu)的TFT器件性能有所提升,其遷移率為62.1cm2/Vs.(3)用磁控濺射在石英襯底上沉積了In0.67Zri0.33O:Li薄膜,研究了退火溫度對(duì)In0.67Zn0.33O:Li薄膜的影響。以SiO2/Si為襯底制備了In0.67Zn0.33O:Li TFT,研究了氧氣流量、濺射功率、有源層厚度和退火溫度對(duì)TFT器件性能的影響,并且探討了TFT器件的穩(wěn)定性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,當(dāng)薄膜生長(zhǎng)不充氧,濺射功率為100W,有源層厚度為30nnm,退火溫度為950℃時(shí),TFT器件的性能最佳,其遷移率高達(dá)80.4cm2/V s,開(kāi)關(guān)比為4.0×106,閾值電壓為4.1V。該TFT器件的性能在文獻(xiàn)報(bào)道中屬于最佳性能之一。對(duì)于未采取任何保護(hù)措施的TFT器件,在空氣中暴露90天后,其遷移率略下降到73.1cm2N/Vs,表明該TFT器件具有良好的穩(wěn)定性。
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TN321.5

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本文編號(hào)：1301582