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柔性非晶InGaZnO薄膜晶体管栅绝缘层的研究

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真空科学与技术学报 2018年第1期38卷 43-47页

作者：刘国超张磊解海艇周俨董承远上海交通大学电子工程系上海200240

采用磁控溅射方法,在聚酰亚胺薄膜上室温制备了非晶铟镓锌氧(a-IGZO)柔性薄膜晶体管(TFT)。其中,栅绝缘层选择了不同厚度比例的氧化硅(SiO_x)与氧化坦(TaO_x)薄膜的搭配,对比研究了不同栅绝缘层结构的薄膜特性以及所对应的柔性TFT器件... 详细信息

采用磁控溅射方法,在聚酰亚胺薄膜上室温制备了非晶铟镓锌氧(a-IGZO)柔性薄膜晶体管(TFT)。其中,栅绝缘层选择了不同厚度比例的氧化硅(SiO_x)与氧化坦(TaO_x)薄膜的搭配,对比研究了不同栅绝缘层结构的薄膜特性以及所对应的柔性TFT器件的操作特性和偏压稳定性。实验结果表明,TaO_x的成膜速率明显高于SiO_x;随着TaO_x所占比例的增加,栅绝缘层表面粗糙度降低,介电常数显著提高。以300nm厚TaO_x搭配300nm厚SiO_x为例,栅绝缘层相对介电常数可以达到10,对应的a-IGZOTFT表现出了更高的的开态电流和更低的阈值电压,但是器件漏电流略有增加,正偏压稳定性也会有所下降。

关键词：栅绝缘层柔性薄膜晶体管非晶铟镓锌氧磁控溅射

基于栅绝缘层表面修饰的有机场效应晶体管迁移率的研究进展

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物理学报 2012年第22期61卷 570-581页

作者：石巍巍李雯仪明东解令海韦玮黄维南京邮电大学信息材料与纳米技术研究院有机电子与信息显示国家重点实验室培育基地南京210046 南京邮电大学信息材料与光电工程学院南京210046

栅绝缘层的表面性质对有机场效应晶体管(OFETs)的半导体薄膜的形貌、晶粒生长的有序性和载流子的传输有着重大的影响.研究表明,通过改进栅绝缘层的表面性质,可以有效提高有机场效应晶体管的迁移率.本文综述了OFETs绝缘层表面的粗糙度和... 详细信息

栅绝缘层的表面性质对有机场效应晶体管(OFETs)的半导体薄膜的形貌、晶粒生长的有序性和载流子的传输有着重大的影响.研究表明,通过改进栅绝缘层的表面性质,可以有效提高有机场效应晶体管的迁移率.本文综述了OFETs绝缘层表面的粗糙度和表面能对OFETs迁移率的影响,重点探讨了栅绝缘层表面修饰常用的方法,即自组装单层(SAMs)修饰和聚合物修饰与迁移率改进之间的研究进展.最后,展望了该研究方向未来可能的发展趋势.

关键词：有机场效应晶体管场效应迁移率栅绝缘层表面修饰

p-Si TFT栅绝缘层用SiN薄膜的研究

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半导体技术 2007年第7期32卷 602-605,609页

作者：张化福祁康成袁玉珍刘汉法类成新魏功祥山东理工大学物理与光电信息技术学院山东淄博255049 电子科技大学光电信息学院成都610054

以NH3和SiH4为反应源气体,采用射频等离子体增强化学气相沉积(RF-PECVD)法在多晶硅(p-Si)衬底上沉积了一系列SiN薄膜,并利用椭圆偏振测厚仪、超高电阻-微电流计、C-V测试仪对所沉积的薄膜作了相关性能测试。系统分析了沉积温度和射频功... 详细信息

以NH3和SiH4为反应源气体,采用射频等离子体增强化学气相沉积(RF-PECVD)法在多晶硅(p-Si)衬底上沉积了一系列SiN薄膜,并利用椭圆偏振测厚仪、超高电阻-微电流计、C-V测试仪对所沉积的薄膜作了相关性能测试。系统分析了沉积温度和射频功率对SiN薄膜的相对介电常数、电学性能及界面特性的影响。分析表明,沉积温度和射频功率主要是通过影响SiN薄膜中的Si/N比影响薄膜的性能,在制备高质量的p-Si TFT栅绝缘层用SiN薄膜方面具有重要的参考价值。

关键词：等离子体增强化学气相沉积栅绝缘层 SiN薄膜

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并五苯有机薄膜晶体管栅绝缘层性能的研究

并五苯有机薄膜晶体管栅绝缘层性能的研究

作者：李雪飞河北工业大学

学位级别：硕士

目前,在有机半导体材料的研究和应用方面已取得丰硕的成果,其中有机薄膜晶体管(OTFT)因其较低的制备工艺、价格低廉、可与柔性器件兼容等优点,今后有望在全有机平板显示、柔性器件、光通信等领域发挥独特作用。虽然国内外已经有了很多关... 详细信息

目前,在有机半导体材料的研究和应用方面已取得丰硕的成果,其中有机薄膜晶体管(OTFT)因其较低的制备工艺、价格低廉、可与柔性器件兼容等优点,今后有望在全有机平板显示、柔性器件、光通信等领域发挥独特作用。虽然国内外已经有了很多关于OTFT的研究,但是仍存在一些问题,如:载流子的迁移率较低、阈值电压较高以及器件工作状态不稳定等。其中,栅绝缘层薄膜的表面形貌和厚度、材料的选择、栅绝缘层/有源层界面特性等因素会对有机薄膜晶体管的性能产生较大影响,因而对栅绝缘层的研究成为近年来一个热点方向。本课题基于这样的研究背景,在优化ITO栅电极制备工艺的基础上制备了三种不同栅绝缘层,并对相应的OTFT性能做了以下几个方面的研究:首先,在ITO导电玻璃基片采用紫外厚胶光刻技术、湿法腐蚀工艺,对ITO栅电极制备工艺进行优化,研究了曝光机曝光时间、显影液显影时间、刻蚀液刻蚀时间等工艺条件对ITO薄膜刻蚀形貌的影响,并且用苯磷酸对腐蚀后的ITO栅电极进行表面修饰,得到了较为优化的制备ITO栅电极工艺条件。其次,通过旋涂法制备PMMA有机栅绝缘层,研究了不同PMMA溶液浓度与成膜厚度的关系,以及不同退火条件下PMMA薄膜的表面形貌及粗糙度。经测试,当PMMA浓度为20mg/ml,退火条件为100℃、60min时,所制备的并五苯OTFT器件电学性能更好;通过电子束真空镀膜法制备高K五氧化二钽(TaO)栅绝缘层,研究了不同TaO厚度下的并五苯OTFT器件电学性能,经测试得到当TaO薄膜厚度为160nm时器件电学性能最好。最后,制备了以TaO-PMMA为复合绝缘层的OTFT器件,研究了不同PMMA薄膜厚度对器件性能的影响。通过对比以单一PMMA或TaO为绝缘层的OTFT器件性能,发现复合绝缘层OTFT器件性能有了很大提高。得到性能最好的复合绝缘层OTFT器件的场效应迁移率、阈值电压、开关电流比分别为0.31cm/V·s、-3.8V和2.9×10。

关键词：有机薄膜晶体管栅绝缘层场效应迁移率阈值电压 Ta2O5 PMMA

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TFT栅绝缘层用氮化硅薄膜的研究

TFT栅绝缘层用氮化硅薄膜的研究

作者：张化福电子科技大学

学位级别：硕士

氮化硅薄膜具有优良的光电性能、机械性能以及强的阻挡杂质粒子扩散和水汽渗透等优点,在光电子学和微电子学领域中有着越来越广泛的应用。可以用来制作内层介电绝缘膜、场效应管(或薄膜晶体管)的栅极绝缘层、非易失动态随机存储器(DRAMs... 详细信息

氮化硅薄膜具有优良的光电性能、机械性能以及强的阻挡杂质粒子扩散和水汽渗透等优点,在光电子学和微电子学领域中有着越来越广泛的应用。可以用来制作内层介电绝缘膜、场效应管(或薄膜晶体管)的栅极绝缘层、非易失动态随机存储器(DRAMs)的电荷存储层、各种敏感膜层、抗蚀层、钝化保护膜、掩模以及封装材料等。等离子体增强化学气相沉积(PECVD)可以在低温(栅绝缘层用氮化硅薄膜也是制备高性能薄膜晶体管(TFT)这一课题的需要。在PECVD 氮化硅薄膜的实验中,沉积参数在很大程度上影响乃至决定着氮化硅薄膜的性能。影响氮化硅薄膜性能的主要沉积参数有沉积温度、射频功率、反应气体流量比、反应压强,此外还有本底真空度、射频频率、反应室几何形状、电极距等。本文的工作旨在研究探索PECVD 方法中沉积参数对氮化硅薄膜的性能及其界面特性的影响,制备性能优良的TFT 栅绝缘层用氮化硅薄膜。本实验通过系统地改变沉积参数,在经过清洗好的单晶硅片上沉积了一系列的氮化硅薄膜。对各种条件下制备的氮化硅薄膜样品做了电流-电压(I-V)测试、电容-电压(C-V)测试。并对其实验现象和数据进行了分析和讨论,从而比较系统地总结了主要沉积参数对PECVD 氮化硅薄膜的电学性能和界面特性的影响作用。实验过程中,通过对沉积参数的优化选择,获得了较佳的工艺条件,并在此工艺条件下制备出了具有优良的绝缘耐压性能和较好界面特性的非晶态氮化硅薄膜。

关键词： PECVD 氮化硅薄膜栅绝缘层 C-V 测试

PMMA栅绝缘层表面形貌对并五苯OTFT性能的影响

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微纳电子技术 2015年第9期52卷 554-558,580页

作者：李雪飞王伟王帅石晓东河北工业大学电子信息工程学院微电子研究所天津300401

影响有机薄膜晶体管(organic thin-film transistor,OTFT)器件性能的主要因素中,栅绝缘层表面形貌特性和薄膜厚度等有着非常关键的作用,会直接影响有源层材料的分子排列方式和整个器件的性能。以氧化铟锡(ITO)导电薄膜玻璃为衬底材料,... 详细信息

影响有机薄膜晶体管(organic thin-film transistor,OTFT)器件性能的主要因素中,栅绝缘层表面形貌特性和薄膜厚度等有着非常关键的作用,会直接影响有源层材料的分子排列方式和整个器件的性能。以氧化铟锡(ITO)导电薄膜玻璃为衬底材料,采用溶液旋涂的工艺制备聚合物聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)有机绝缘层,采用真空蒸镀的方法制备并五苯有源层及源-漏银电极。通过对比不同退火条件下PMMA绝缘栅层表面形貌及粗糙度,制备适合有源层生长的绝缘层表面,得到较好的PMMA栅绝缘层/并五苯有源层界面接触。实验表明,PMMA栅绝缘层经退火后所制备的器件场效应迁移率提高到2.52×10-3 cm2/(V·s),阈值电压降低到-11.5 V,获得了性能较好的OTFT。

关键词：有机薄膜晶体管(OTFT) 栅绝缘层迁移率聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA) 阈值电压

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柔性非晶铟镓锌氧薄膜晶体管栅绝缘层的研究

柔性非晶铟镓锌氧薄膜晶体管栅绝缘层的研究

作者：刘国超上海交通大学

学位级别：硕士

非晶铟镓锌氧薄膜晶体管(a-IGZO TFT)因具备较高的载流子迁移率、可低温制备、可实现透明和柔性显示等优点而被认为是下一代平板显示的有源矩阵驱动电子器件。因为栅绝缘层材料会对柔性薄膜晶体管器件特性产生非常显著的影响,所以选择... 详细信息

非晶铟镓锌氧薄膜晶体管(a-IGZO TFT)因具备较高的载流子迁移率、可低温制备、可实现透明和柔性显示等优点而被认为是下一代平板显示的有源矩阵驱动电子器件。因为栅绝缘层材料会对柔性薄膜晶体管器件特性产生非常显著的影响,所以选择合适的栅绝缘层材料并对其制备工艺进行优化显得尤为重要。目前,柔性a-IGZO薄膜晶体管的栅绝缘层多采用氧化硅(SiO)和氮化硅(SiN),但是SiO的相对介电常数较低(仅3.9左右),而SiN的禁带宽度较小(仅5eV左右)。因此,用于柔性薄膜晶体管的新型栅绝缘层材料和制备工艺仍有待进一步的研究和开发。首先,我们采用磁控溅射方法,在聚酰亚胺(PI)薄膜上室温制备了柔性a-IGZO薄膜晶体管。其中,栅绝缘层选择了不同厚度比例的氧化硅(SiO)与氧化坦(TaO)薄膜的搭配。我们对比研究了不同栅绝缘层结构的薄膜特性以及所对应的柔性薄膜晶体管器件的操作特性和偏压稳定性。实验结果表明,TaO的成膜速率明显高于SiO;随着TaO所占比例的增加,栅绝缘层表面粗糙度降低,介电常数显著提高。以300nm厚TaO搭配300nm厚SiO为例,栅绝缘层相对介电常数可以达到10,对应的a-IGZO薄膜晶体管表现出了更高的开态电流和更低的阈值电压,但是器件关态电流略有增加,正偏压稳定性也会有所下降。在此基础上,我们深入地研究了弯曲对柔性a-IGZO薄膜晶体管的操作特性以及偏压稳定性的影响。我们设计了两种绝缘层结构:其一,绝缘层选择300nm厚的SiO搭配300nm厚的TaO;其二,选择600nm厚的SiO绝缘层作为参考。我们对比研究了不同栅绝缘层结构的薄膜晶体管对于器件弯曲特性的影响,分别测试了柔性薄膜晶体管在弯曲前、弯曲状态中和经过弯曲后的操作特性和偏压稳定性。实验结果表明,叠层栅绝缘层柔性薄膜晶体管可有效减小弯曲对于器件电学特性的影响。通过理论分析,我们认为上述实验结果与TaO具有较高的杨氏模量密切相关。相关研究结果有望在柔性平板显示领域得到实际应用。

关键词：非晶铟镓锌氧柔性薄膜晶体管栅绝缘层高介电常数

柔性非晶铟镓锌氧薄膜晶体管栅绝缘层和电极材料的研究

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柔性非晶铟镓锌氧薄膜晶体管栅绝缘层和电极材料的研究

作者：张颖上海交通大学

学位级别：硕士

非晶铟镓锌氧薄膜晶体管(a-IGZO TFT)因具有制备温度低、载流子迁移率较高等优点而非常适合于制作柔性TFT背板,进而驱动柔性显示器件。另一方面,适合实际生产的柔性a-IGZO TFT制备工艺仍有待研究和开发。本文针对柔性氧化物TFT中最关键... 详细信息

非晶铟镓锌氧薄膜晶体管(a-IGZO TFT)因具有制备温度低、载流子迁移率较高等优点而非常适合于制作柔性TFT背板,进而驱动柔性显示器件。另一方面,适合实际生产的柔性a-IGZO TFT制备工艺仍有待研究和开发。本文针对柔性氧化物TFT中最关键的栅绝缘层和电极层开展研究,相关实验数据和理论分析结果对柔性TFT背板的实际生产具有重要参考意义。绝缘层材料在薄膜晶体管中扮演者着重要的角色,但是在柔性化的趋势背景下,弯曲应力对栅绝缘层产生的影响机制尚不清晰,因此我们开展了关于绝缘层的弯曲应力对a-IGZO TFT器件稳定性影响的测试分析。我们采用了等离子体增强化学气相沉积(PECVD)制备的氧化硅与氮化硅这两种生产中最常用的绝缘层材料,分别测试了在平坦状态下与弯曲状态下TFT器件的操作特性和正负偏压稳定性。通过结果分析对比得出如下结论:在平坦状态下,相对于Si O器件(PBS+6.5V,NBS-3.0V),Si N器件有更好的更好的稳定性(PBS+3.5V,NBS-0.5V);在弯曲状态下,两器件都变得更稳定,但Si O器件(PBS+2.5V,NBS-1.0V)稳定性的改变程度比Si N(PBS+1.0V,NBS-0.5V)更大。经过分析认为这种现象与前沟道处的电荷俘获机制有关。实验结果表明,Si N薄膜的表面粗糙度小于Si O,因此我们推测在Si N与IGZO之间的界面缺陷态更少,对弯曲应力的敏感性也更低。此外,因为Si N的杨氏模量大于Si O,所以Si N器件在弯曲时将承受更小的机械应力。电极材料的选择也显著影响着柔性TFT器件的电学特性,其中降低柔性电极电阻率具有至关重要的意义。我们选择生产中最常用的Mo电极作为研究对象,通过引入“种子层”的方法尝试提高其导电特性。采用W和Mo W作为“种子层”,分别制备了Mo/W和Mo/Mo W双层膜结构,通过干法刻蚀得到图案所测出的方块电阻对比,证实了双层结构确实减小了方块电阻约(～30%)。在此基础上,我们分析了Mo电极电阻率降低的相关物理机制。此外,为了实际应用的需要,我们还摸索了双层电极的干法刻蚀工艺,改善了薄膜刻蚀角度,获得了满足器件制备需要的干法刻蚀工艺条件。最后,我们在PI柔性基板上制备了Mo/W电极,同样观察到了电极方块电阻减小的实验规律。

关键词：非晶铟镓锌氧化物柔性薄膜晶体管栅绝缘层源漏电极

基于蛋清栅绝缘层的高性能C_(60)有机场效应晶体管(英文)

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发光学报 2014年第9期35卷 1104-1108页

作者：杜博群程晓曼梁晓宇樊剑锋白潇天津理工大学理学院天津300384 天津理工大学教育部显示材料与光电器件重点实验室天津光电材料与器件重点实验室天津300384

采用生物材料(蛋清)作为栅绝缘层制备了基于C60为有源层的有机场效应晶体管。器件展现出了合理的电学特性,场效应迁移率和阈值电压分别为2.59 cm2·V-1·s-1和1.25 V。有机场效应晶体管展现良好性能的原因是蛋清具有较高的介电常数及热... 详细信息

采用生物材料(蛋清)作为栅绝缘层制备了基于C60为有源层的有机场效应晶体管。器件展现出了合理的电学特性,场效应迁移率和阈值电压分别为2.59 cm2·V-1·s-1和1.25 V。有机场效应晶体管展现良好性能的原因是蛋清具有较高的介电常数及热退火后形成的光滑表面形貌。实验结果表明,对于制备有机场效应晶体管来说,蛋清是一种有前途的绝缘层材料。

关键词：有机场效应晶体管栅绝缘层生物材料蛋清 C60