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随着大尺寸的显示器和有机发光二极管的发展,传统的晶体硅薄膜和有机薄膜晶体管已经满足不了现代显示的要求。作为薄膜晶体管的核心组成,特别是现代透明显示技术,非晶态铟镓锌氧化物(a-IGZO)薄膜作为薄膜晶体管的沟道层成分正越来越受到广泛的关注。由于其优越的性能:高迁移率、均一性好、制备温度低和良好的光学透过性,被选为下一代主流的晶体管沟道层材料。为了制备出性能优异的薄膜晶体管,本文着重分以下几个部分探讨以a-IGZO为沟道层的薄膜晶体管的制备与性能研究。采用磁控溅射的方法在室温下超高真空(Ultra-high Vacuum)中制备出一系列不同氧含量的IGZO薄膜并对薄膜进行一系列表征:XRD结果表明室温下不同氧含量下磁控溅射制备出的IGZO薄膜均为非晶结构;不同工艺下制备出的IGZO薄膜其在可见光波段透过率均超过80%,并且得知在纯Ar下制备出的IGZO薄膜其光学禁带宽度为3.20eV,在氧含量为10%的气氛下制备出的IGZO薄膜光学禁带宽度为3.47eV;通过氧含量的改变实现了IGZO薄膜电阻率由10-4-106(?·cm)的变化,载流子浓度由1019(cm-3)降低至1011(cm-3)。进一步地,我们采用底栅顶接触结构制备出了“FTO-HfO2-IGZO-Al”薄膜晶体管器件。研究了不同氧含量制备的IGZO薄膜对薄膜晶体管性能的影响。研究表明对于不同IGZO薄膜晶体管,其10%氧含量下制备出的晶体管拥有低的关闭电流10-9A,高的饱和迁移率10.4cm2/V·s,阈值电压更接近0V。实验对比了不同的沟道宽长比对器件性能的影响,实验表明,采用掩膜版的方法在衬底上固定有特定图案的金属掩膜版,形成小面积的沟道层,有效防止了电极边缘电场对沟道层电子传输的影响,减小了不同宽长比对薄膜晶体管性能的影响。实验还对比了不同漏源电极(Cu、Al、ITO)对器件性能的影响,实验结果表明ITO、Al电极作为IGZO薄膜晶体管的漏源电极其器件性能最优。为得到高性能的薄膜晶体管,本文采用双层IGZO结构,在载流子浓度低的IGZO层下沉积一层载流子浓度高的IGZO薄膜,形成了载流子浓度不同的双层IGZO薄膜,然后研究了高载流子浓度IGZO层对器件性能的影响。实验表明IGZO半导体晶体管采用双层IGZO结构可以显著提高器件电学性能,器件开启电流明显提升至1.3mA,迁移率提升至54cm2/V·s,其阈值电压达到0.4V,开关电流比达到106。