论文部分内容阅读
薄膜晶体管(TFT)作为平板显示的核心组成部分,任何有源矩阵的平板显示都依赖于TFT的控制和驱动。目前应用于显示器的开关元件仍为非晶硅TFT、多晶硅TFT等,但随着大尺寸液晶显示器和有源有机发光二极管的发展,这些TFT已经很难满足要求。近年来,非晶氧化物半导体TFT受到了广泛的关注,尤其是透明非晶铟镓锌氧化物薄膜晶体管(a-IGZO TFT),具有载流子迁移率高、稳定性及均匀性好等方面的优势,具有非常广泛的应用前景。本论文主要研究了a-IGZO TFT中有源层的制备条件(如氧分压、工作压强、功率以及靶距)等对器件性能的影响。(1)采用磁控溅射方法,并结合掩膜技术,在不同氧分压下制备了a-IGZOTFT,研究了氧分压对a-IGZO TFT性能的影响。结果发现随着氧分压的增大,TFT性能变化较大,这主要是由于a-IGZO有源层中载流子浓度变化引起的。当氧分压为7.47%时,器件性能表现最佳,其场效应迁移率为4.44cm2·V-1·s-1,亚阈值摆幅为2.1V/decade,电流开关比大于105。(2)研究了a-IGZO有源层溅射压强对a-IGZO TFT性能的影响,实验结果表明随着压强的增大,a-IGZO TFT’性能总体呈现先变好后变差的规律,经过研究发现由于氩离子与靶材粒子发生碰撞造成了这种结果。(3)制备a-IGZO TFT器件的过程中,将a-IGZO有源层的溅射功率设定为50W.60W，70W和80W,制备一组a-IGZO TFT器件,研究了溅射功率对a-IGZOTFT性能的影响,试验结果发现随着溅射功率的增大,器件的性能有一个先变好后变差的总体趋势,这是由于当溅射功率增大时, IGZO薄膜沉积的速率加快,会导致氧空位增多,同时IGZO薄膜中的共价键结合得到改善,优化了其内部扩展态的分布。随着溅射功率的进一步增大,溅射速率也会进一步加快,粒子到达基底表面之后来不及迁移到表面更稳定的格点,会形成很多团簇状的结构,从而导致a-IGZO TFT性能变差。当溅射功率为70W时,器件性能最好。(4)制备a-IGZO TFT器件过程中,a-IGZO有源层的制备设定不同靶距,研究了靶距对a-IGZO TFT性能的影响,实验结果表明随着靶距的增大,器件的性能有一个先变好后变差的总体趋势。当靶距较小时,二次电子的辐射比较严重,影响了a-IGZO薄膜的成膜质量。而靶距过大时,靶材粒子同其它粒子碰撞的次数增多,到达基底时的能量太小,使得成膜质量较差,从而造成a-IGZO TFT性能变差。当靶距为4.5cm时,a-IGZO TFT场效应迁移率为0.56cm2·V-1·s-1,电流开关比为7.92×106,器件性能最好。