低壓無結(jié)銦鋅氧化物雙電層薄膜晶體管的研究.pdf

1、近年來，氧化物薄膜晶體管（Thin-film transistors, TFTs）憑借著高電子遷移率、低成本、與柔性襯底兼容性好且能大面積生產(chǎn)、透光性能良好等優(yōu)勢，引起了廣大研究者的興趣。在眾多的氧化物半導(dǎo)體中，銦鋅氧化物（IZO）不僅能夠在室溫條件下完成制備過程，而且電子遷移率也通常較高（>10cm2/Vs）。IZO這些優(yōu)勢在平板顯示、電子紙、生物傳感等領(lǐng)域具有巨大的潛力和應(yīng)用價值。
　　在IZO氧化物薄膜晶體管相關(guān)文獻(xiàn)報道中，

2、通常采用致密的SiO2或者SiNx薄膜作為柵介質(zhì)，由于柵介質(zhì)介電常數(shù)較低，這種柵介質(zhì)電容較小，因此器件的工作電壓較高（＞20V）。與此同時，文獻(xiàn)中報道的氧化物薄膜晶體管工藝程序復(fù)雜，需要經(jīng)過多次薄膜沉積，并且需要復(fù)雜的光刻掩膜工藝完成器件的研制，這極大地增加了工藝成本。
　　在這一背景下，本文圍繞如何降低器件工作電壓和工藝成本展開研究。論文主要有以下幾方面內(nèi)容：一是在室溫條件下采用PECVD工藝制備 SiO2質(zhì)子導(dǎo)電膜。研究發(fā)現(xiàn):

3、厚度為500納米SiO2膜的雙電層電容在1 Hz時達(dá)到了在6.2μF/cm2，這比同等厚度的致密的SiO2膜的電容高出幾個數(shù)量級，同時測試表明納米SiO2膜導(dǎo)電率為5.6×10-5 S/cm。二是采用單步掩膜法研制了具有底柵結(jié)構(gòu)的無結(jié)IZO薄膜晶體管。由于超強(qiáng)的雙電層靜電調(diào)控特性，器件的工作電壓僅為1.5V。研制的IZO薄膜晶體管具有優(yōu)異的電學(xué)性能：亞閾值斜率為110 V/ decade，遷移率為21.5 cm2/Vs，開關(guān)電流比為6×