Al摻雜ZnO薄膜晶體管源漏電流偏移現(xiàn)象的研究.pdf

1、近年來,隨著電子科技的飛速發(fā)展,平板顯示的面板尺寸日益增大,色彩飽和度和分辨率逐漸提高,反應(yīng)時間不斷減小。這就需要顯示器件的基本元件-薄膜晶體管(Thin Film Transistor,TFT)能更好的履行其開關(guān)和驅(qū)動作用。繼而要求TFT具備理想的場效應(yīng)遷移率、源漏電流、開關(guān)比等重要的性能參數(shù)。然而,由于受到外界環(huán)境和制備工藝的影響,TFT器件的源漏電流很容易發(fā)生偏移,這會導(dǎo)致TFT在線性區(qū)的源漏電流發(fā)生扭曲,從而影響TFT性能參數(shù)的

2、提取和降低電流的驅(qū)動能力。氧化物TFT(特別是ZnO TFT)憑借著其較高的遷移率、高透明度、低工藝溫度等優(yōu)點而備受關(guān)注。本論文采用脈沖激光沉積(Pulsed Laser Deposition,PLD)方法制備了Al摻雜ZnO(ZAO)TFT,然后研究退火溫度、溝道寬長比、氧氣壓強、激光能量、襯底溫度等工藝參數(shù)對ZAO TFT的電流偏移的影響,期望獲得高性能且無電流偏移的ZAO TFT。具體研究內(nèi)容和研究結(jié)果如下:
　　1.采用P

3、LD方法制備了ZAO薄膜以及對應(yīng)的ZAO TFT,研究了退火溫度、溝道寬長比對ZAO TFT器件的電流偏移的影響。結(jié)果表明,隨著退火溫度由200℃升高到500℃,ZAO TFT的電學(xué)性能逐漸改善,電流偏移逐漸減小;隨著溝道寬長比由7.5增大到31.5,ZAO TFT的源漏電流從17μA增大到51μA。
　　2.采用PLD方法在不同氧氣壓強、激光能量、襯底溫度下制備了ZAO薄膜以及對應(yīng)的ZAO TFT,研究了這些工藝參數(shù)對ZAO薄膜

4、的微觀結(jié)構(gòu)及ZAO TFT的電流偏移的影響。結(jié)果表明,隨著氧氣壓強由0mTorr增加到20mTorr,ZAO TFT的電流偏移減小;隨著激光能量由150mJ增加到450mJ,ZAO TFT的電流偏移增大;較低襯底溫度50℃~300℃下制備的ZAO TFT的電流偏移程度隨著襯底溫度的升高而減小,300℃制備的器件的電流偏移幾乎消失;較高襯底溫度300℃~500℃下制備的ZAO TFT在退火前的電學(xué)性能隨著溫度的升高而改善,在退火后,隨著溫

5、度的升高電流偏移變大;10mTorr氧氣壓強,250mJ激光能量,300℃襯底溫度下制備的ZAO TFT呈現(xiàn)良好的電學(xué)特性,寬長比為7.5的ZAO TFT在漏壓為5V時的場效應(yīng)遷移率為3.43cm2/V·s,在漏壓和柵壓都為20V下工作電流為60μA。
　　3.基于M.Petrosino的電流偏移模型,根據(jù)ZAO TFT的結(jié)構(gòu)原理,結(jié)合上述實驗結(jié)果,在考慮ZAO TFT的柵極漏電流以及源漏電極之間的電勢差的基礎(chǔ)上,建立模型對ZAO