论文部分内容阅读
以薄膜晶体管(TFT)为开关元件的有源阵列驱动显示器是众多平板显示器中的佼佼者。透明氧化物半导体作为沟道材料在TFT中的应用越来越多的受到人们的关注,这是因为相对于非晶硅、多晶硅和有机半导体,透明氧化物具有很多优势,如高的光学透过率、低功耗,对衬底要求不高等等。越来越多的宽禁带隙的透明氧化物半导体因为满足上述的要求而被广泛的研究报道。同时,基于TFT结构的铁电薄膜晶体管(FeTFT)由于其容易大面积集成、铁电薄膜与沟道层间界面特性好、非易失性等特点,引起了人们的极大研究兴趣。本文通过溶胶凝胶法(Sol-gel)在不同衬底上制备了以SnO2薄膜作为有源层,(Bi,Nd)4Ti3O12(BNT)铁电薄膜作为绝缘层的TFT,对比了整个器件退火前后性能的改变;并研究了通过改变SnO2薄膜的退火温度对TFT性能的影响;最后研究了通过掺杂不同浓度Sb元素的SnO2薄膜作为有源层对TFT的影响。具体内容和研究结果如下:(1)通过Sol-gel法在n-type Si(100)衬底上制备了以SnO2薄膜作为有源层,BNT铁电薄膜作为绝缘层的TFT,并对TFT退火前与退火后的电学性能进行了比较。实验结果表明器件退火后TFT性能得到明显改善,漏电明显减小。由于器件的后退火处理使薄膜界面内的缺陷态得到了减少,通过退火改善了栅极与引出的导线的表面接触。SnO2薄膜内部的一些晶粒缺陷得到了改善,薄膜质量得到提高,使有源层在器件中形成理想的导电沟道,提高了器件的开态电流。晶体管呈现出N沟道增强型性能,其开态电流Ion=25μA,场效应迁移率μsat=0.3cm2V-1s-1。(2)研究了SnO2薄膜分别在450℃、550℃、650℃温度下退火对TFT的影响。实验结果表明适当地提高退火温度(550℃)可以减少薄膜内部中的结构缺陷,但是随着退火温度的继续增高晶粒会逐渐增大,使得载流子迁移时受到晶界的散射导致迁移率降低,空气中的杂质离子在高温下容易进入晶格,从而增加晶格的散射,导致迁移率降低,输出电流减小。(3)研究了Sb掺杂浓度为0%、5%、10%的SnO2薄膜作为有源层在n-typeSi(100)和Pt/Ti/SiO2/Si两种不同衬底上制备对TFT性能的影响。实验结果表明Sb掺杂浓度为0%、5%、10%的SnO2薄膜作为有源层时,TFT都存在漏电的现象,分析原因可能是Sb掺杂后导致了SnO2薄膜出现了大量的结构缺陷。在掺杂浓度为0%时在n-type Si(100)衬底上制备的TFT出现了明显的饱和趋势。