低壓ITO基薄膜晶體管研究.pdf

1、低壓氧化物薄膜晶體管以其在智能卡、便攜式移動設(shè)備、傳感器及有源矩陣顯示驅(qū)動陣列等諸多領(lǐng)域的潛在應(yīng)用一直吸引著廣大科研工作者的關(guān)注。氧化物薄膜晶體管在其發(fā)展過程中所面臨的一個巨大挑戰(zhàn)是工作電壓過高(>20 V)，這就使得其低壓、低成本的潛在應(yīng)用變?yōu)榛糜?。薄膜晶體管工作電壓降低的關(guān)鍵在于減小其閾值電壓，反轉(zhuǎn)其亞閾值斜率。這兩個參數(shù)均由柵介質(zhì)材料控制。因此柵介質(zhì)材料是低壓薄膜晶體管制備的重中之重。目前柵介質(zhì)領(lǐng)域最為熱門的為固態(tài)電解液柵介質(zhì)，這

2、是由于固態(tài)電解液內(nèi)部電子能夠向薄膜界面移動并形成雙電層電容器。雙電層電容器的理論厚度只有一個1 nm，使其具有很高的電容值，能夠降低器件的工作電壓并提高器件的輸出電流。
　　 本論文的研究內(nèi)容圍繞降低ITO基薄膜晶體管的工作電壓展開，主要有兩方面的工作：一是介孔SiO2無機固態(tài)電解液柵介質(zhì)材料的優(yōu)化及其在ITO薄膜晶體管中的應(yīng)用；二是新型的低壓聚合物固態(tài)電解液柵介質(zhì)材料開發(fā)及其在ITO薄膜晶體管中的應(yīng)用。具體內(nèi)容如下：
　

3、　 1、介孔SiO2的內(nèi)部微結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)柱狀陣列排布，柱與柱之間的間隙達(dá)到了5nm左右。我們采用4 nm的SiO2納米顆粒分散液對介孔SiO2柵介質(zhì)做浸漬處理。實驗結(jié)果顯示，4 nm的SiO2納米顆粒成功的進(jìn)入柱狀結(jié)構(gòu)，降低了介孔SiO2柵介質(zhì)材料的漏電流。同時由于納米顆粒的進(jìn)入，介孔SiO2中離子的電離變得更加容易，介孔SiO2的離子電導(dǎo)率提高，電容值增加。對于不同的浸漬時間，介孔SiO2的性能表現(xiàn)略有不同。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，最佳的浸漬時間應(yīng)

4、該是在60分鐘左右。納米顆粒對介孔材料的修飾可以顯著的改善介孔材料的基礎(chǔ)性能。
　　 2、殼聚糖是一種可再生的天然生物多糖化合物，其成膜性能優(yōu)良，無毒無色，生物兼容性強。在這篇論文里我們首次將殼聚糖應(yīng)用作為薄膜晶體管柵介質(zhì)。通過測試我們發(fā)現(xiàn)，在測試頻率為0.1 Hz時，殼聚糖薄膜的電容可達(dá)7.47μF/cm2。采用殼聚糖作為柵介質(zhì)材料所制備的ITO基薄膜晶體殼聚糖性能優(yōu)越且表現(xiàn)穩(wěn)定，重復(fù)性好。作為薄膜晶體管的主要性能參數(shù)，該系列