论文部分内容阅读
本文低温制备了以铟锌氧化物(IZO)为沟道层、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)为介质层的薄膜晶体管。由反应直流磁控溅射法沉积无机IZO沟道层,浸渍提拉法制备有机PMMA介质层,真空热蒸发沉积金属铝电极。整体工艺温度低于90℃,与柔性电子学相兼容。分别对沟道层、介质层单层薄膜的表面形貌、光学性能和电学性能进行了表征。PMMA介质层/IZO沟道层两层薄膜的可见光区平均透射率高于90%(不含基板)。分析了沟道层厚度、溅射氧分压、靶材组分、介质层厚度等因素对铟锌氧化物薄膜晶体管(IZO-TFT)性能的影响,优化实验参数,改善器件性能。探索性地研究了TFT器件稳定性和低温制备透明电极。室温下反应直流磁控溅射In/Zn合金靶材于玻璃基板上沉积IZO沟道层。所制备的IZO薄膜为非晶结构,表面平整,可见光区平均透射率高于85%(不含基板)。包括沟道层厚度、溅射氧分压、靶材组分含量在内的实验参数对IZO-TFT的电学性能有影响。IZO厚度为60～90 nm时制备的器件性能较优。溅射氧分压为5.0×10-2Pa时制备得到饱和迁移率最高的IZO-TFT,数值是7.67cm2V-1s-1,其闽值电压为-14.59 V,开关比2.4×102。靶材中Zn含量的适当增加有利于提高TFT的饱和迁移率,同时关态电流略增。使用浸渍提拉法在IZO沟道层上制备有机PMMA介质层。PMMA薄膜表面十分平整,可见光区平均透射率达到92%(不含基板)。制备了AI-PMMA-A1的MIM结构,测试表明PMMA薄膜的介电性能良好,1 kHz时相对介电常数为3.49。随着PMMA介质层厚度在150～580 nm范围内增加,TFT的饱和迁移率和阈值电压均呈现先增加后减小的现象。调节介质层厚度在360 nm左右制备的IZO-TFT电学特性最优,饱和迁移率1.99 cm2V-1s-1,阈值电压-2.77 V,电流开关比约2.6×104。通过对IZO-TFT施加一定时间的固定栅极偏压,分析老化过程中器件饱和迁移率、阈值电压的偏移情况以判断其电学稳定性。先适当施加较小的栅极偏压进行一定时间的老化有利于提高器件稳定性。探索低温制备适用作电极的透明导电氧化物薄膜。室温下用反应磁控溅射沉积了非晶掺钨氧化铟(IWO)薄膜,调节氧分压与溅射功率以提高其导电性和透光性。掺钨含量1 wt%的IWO薄膜可达最小的薄膜电阻5.75×10-4Ω·cm,可见光区平均透射率高于90%。