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薄膜晶体管(TFT)被广泛应用于有源矩阵液晶显示器(AMLCD)和有源矩阵有机发光二极管(AMOLED)等显示领域。其中,低工作电压(低压)的TFT是实现低功耗显示的关键。氧化物TFT具有大面积均匀性、低成本等方面的优势,已被广泛应用于高分辨率、大尺寸显示等领域。因此,围绕低压氧化物TFT的研究是本论文的重点。本论文研究了一种基于新型介电材料的低压TFT器件,首次提出将“巨介电薄膜材料”作为TFT的栅介质层(该TFT的简称为“巨介电TFT”)。与目前文献报道的低压TFT器件(铁电TFT、双电层TFT等)相比,该巨介电TFT器件在亚阈值摆幅(SS)、工作电压(Vop)、正反扫迟滞(|ΔVhys|)、工作频率等参数指标上具有较大优势。采用射频磁控溅射法实现了低温(400 ℃)In0.0025Nb0.0025Ti0.995O2巨介电薄膜及其TFT器件。其中,该巨介电薄膜的准静态电容密度(Ci)高达36156 n F/cm2,在1 k Hz频率下的Ci为7607 n F/cm2。同时,该TFT器件的迁移率(μ)为1.9 cm2V-1s-1,阈值电压(VTH)为0.35 V,SS低至68 m V/dec,Vop低至1 V(该电压下的驱动电流ID高达45μA),|ΔVhys|低至0.016 V。为解决射频磁控溅射法In0.0025Nb0.0025Ti0.995O2的生长速度慢、薄膜致密度不高、频率响应差、漏电过大的问题,采用直流反应溅射法实现了低温(300 ℃)Sm0.0025Nb0.0025Ti0.995O2巨介电薄膜及其TFT器件。该巨介电薄膜准静态Ci为1850 n F/cm2,在1 k Hz频率下的Ci为1302 n F/cm2。该薄膜频率响应比射频磁控溅射法的In0.0025Nb0.0025Ti0.995O2有很大提高。可能的原因是Sm-O键强于In-O键,这降低了Sm0.0025Nb0.0025Ti0.995O2薄膜氧空位的浓度,减少了由氧空位电离所产生的电子,从而降低了该薄膜极化时的漏导损失。此外反应溅射法制备的薄膜的孔隙率比射频溅射法的薄膜更低,因而也让薄膜极化时漏导损失更少。同时,其TFT器件的μ为2.9 cm2V-1s-1,VTH为-0.20 V,SS为92 m V/dec,Vop为1 V(该电压下ID为20μA),|ΔVhys|为0.110 V。为了进一步降低制备成本,采用溶液法实现了低温(300 ℃)Sm0.0025Nb0.0025Ti0.995O2巨介电薄膜。该巨介电薄膜的准静态Ci为2200 n F/cm2,在1 k Hz频率下的Ci为344n F/cm2,频率响应相较于反应溅射法Sm0.0025Nb0.0025Ti0.995O2有明显降低。可能的原因是溶液法Sm0.0025Nb0.0025Ti0.995O2薄膜中存在大量C、H等杂质缺陷,这些缺陷无法在高频时的产生介电响应。从而导致了该薄膜在高频时介电性能的降低。