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沟道长宽比对azto-TFT电学性能的影响

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日用电器 2023年第9期 98-101页

作者：荆卫松王超邓洋杨帆贾明瑞吉林建筑大学电气与计算机学院长春130118

本文主要研究沟道长宽比对器件电学性能的影响。在室温下采用射频磁控溅射法,azto溅射功率为100 W,氩氧比为98∶2,溅射时间为15 min,在硅衬底上制备了以azto为有源层,沟道宽度为10 um、20 um、30 um、40 um的薄膜晶体管(Thin Film Trans... 详细信息

本文主要研究沟道长宽比对器件电学性能的影响。在室温下采用射频磁控溅射法,azto溅射功率为100 W,氩氧比为98∶2,溅射时间为15 min,在硅衬底上制备了以azto为有源层,沟道宽度为10 um、20 um、30 um、40 um的薄膜晶体管(Thin Film Transistor,TFT)。并采用原子力显微镜(AFM)、X射线衍射仪(XRD)、半导体参数仪和紫外-可见分光光度计,分别对薄膜表面粗糙度、薄膜的体相结构、器件电学性能以及光透过率进行表征。结果表明:上述条件制备的azto薄膜成膜质量较好,随着沟道宽度的变窄,开态电流逐步增大,阈值电压逐渐负向偏移,电流开关比逐渐变大,器件的整体性能依然是逐渐提高的,在沟道宽度为10 um时,开态电流为,阈值电压为-7.843 2 V,电流开关比达到。

关键词：薄膜晶体管 azto 沟道宽度

射频磁控溅射azto薄膜晶体管器件制备及性能研究

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射频磁控溅射AZTO薄膜晶体管器件制备及性能研究

作者：左欢欢吉林建筑大学

学位级别：硕士

伴随着当今科技的蓬勃发展,薄膜晶体管(TFT)备受人们的关注。薄膜晶体管作为高端平板显示器(FPD)的核心元件,在曲面屏幕、可穿戴设备、便携显示器件中具有广泛应用。一直以来,铟镓锌氧(IGZO)薄膜晶体管是国内外专家研究的重点,虽然其TF... 详细信息

伴随着当今科技的蓬勃发展,薄膜晶体管(TFT)备受人们的关注。薄膜晶体管作为高端平板显示器(FPD)的核心元件,在曲面屏幕、可穿戴设备、便携显示器件中具有广泛应用。一直以来,铟镓锌氧(IGZO)薄膜晶体管是国内外专家研究的重点,虽然其TFT表现出了良好的电学性能,但是对于长期发展而言,In和Ga作为稀有元素这一问题并没有得到很好的解决。因此新型无铟氧化物半导体被认为是未来最具前景的半导体材料。铝锌锡氧化物(azto)具有更低的制作成本和更高的安全性,这些竞争优势引起了国内外专家的广泛研究,Sn因其特殊的外层电子结构,有提高载流子浓度的作用,Al和O的高度结合,能够控制沟道层中载流子浓度。最重要的是,Al和Sn材料在地球上非常丰富和普遍,因此,从理论上讲,azto可以替代IGZO作为器件的有源层沟道材料。本文采用共溅射的技术在硅基衬底上制备TZO薄膜,借助SEM、XRD、UV-Vis对薄膜的形貌、结构、光学性能进行了表征,研究Sn溅射功率对薄膜的影响,寻找最优条件进一步制作TZO薄膜晶体管。将高纯度的Zn O,AlO,Sn O粉末混合制成靶材,采用射频磁控溅射法在硅基衬底上制备以azto薄膜为沟道层,Si O为栅介电层,Al为源漏电极的薄膜晶体管。研究分析退火温度、沟道层厚度对azto薄膜晶体管电学性能的影响。主要内容如下:***薄膜及其薄膜晶体管:在透明玻璃基底上溅射的TZO薄膜,通过紫外分光光度计的表征,其平均透过率为90%以上。我们进一步制备了在不同Sn溅射功率下的TZO-TFT器件,发现器件的迁移率随着溅射功率的增加,先增大后减小,说明Sn有提高载流子迁移率的作用,但并不是Sn的溅射功率越大越好,在溅射功率为20 W时,TZO-TFT的电学性能综合表现最佳,其迁移率为5.3 cm/(Vs),阈值电压为10.4 V,开关比2.83×10。***薄膜及其薄膜晶体管:通过改变退火温度,得出当退火温度为600℃时,azto薄膜在200-800 nm波段平均透过率为95%,薄膜的成薄质量得到很大改善,并且azto-TFT器件的电学性能最佳,其迁移率为10 cm/(Vs),阈值电压为13 V,开关比为6.29×10。***薄膜及其薄膜晶体管:通过改变azto薄膜厚度,固定退火温度为600℃,得出当膜厚为70 nm时,薄膜在300-800 nm波段平均透过率为92.6%,薄膜的成膜质量最佳,器件的场效应迁移率为3.6 cm/(Vs),阈值电压为8.51 V,开关比1.4×10。

关键词： azto 薄膜晶体管射频磁控溅射

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azto有源层厚度对薄膜晶体管性能的影响

吉林建筑大学学报 2021年第6期38卷 80-83页

作者：胡小强杨小天李慧李博胡伟涛雷明洲吉林建筑大学电气与计算机学院长春 130118

随着信息时代的到来,各种信息类产品飞速发展,对薄膜晶体管(TFT)的性能要求也越来越高.azto以其优异的性能被广泛关注并且应用于薄膜晶体管的制备.本文主要研究azto有源层厚度对薄膜晶体管性能的影响,采用磁控溅射设备制备了不同厚度的A... 详细信息

随着信息时代的到来,各种信息类产品飞速发展,对薄膜晶体管(TFT)的性能要求也越来越高.azto以其优异的性能被广泛关注并且应用于薄膜晶体管的制备.本文主要研究azto有源层厚度对薄膜晶体管性能的影响,采用磁控溅射设备制备了不同厚度的azto有源层.结果表明,随着有源层厚度增加,器件开关比减小,透光率下降,azto有源层厚度为52.5 nm时具有最高的开关比(1×106)和最高的光学透过率(97%).

关键词： azto 薄膜晶体管有源层厚度磁控溅射

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铝锌锡氧化物半导体薄膜晶体管的研究进展

光源与照明 2022年第8期 37-40页

作者：邓洋王超杨帆王艳杰龙玉洪贾明瑞荆卫松吉林建筑大学电气与计算机学院吉林长春130118

随着社会的不断发展,将透明的非晶氧化物半导体薄膜晶体管应用在显示技术行业成为人们关注的焦点,因此,人们对半导体薄膜晶体管电学性能的要求也日益提高。铝锌锡氧化物(azto)的化学成分中不含稀有有毒元素且成本低,被广泛用于半导体薄... 详细信息

随着社会的不断发展,将透明的非晶氧化物半导体薄膜晶体管应用在显示技术行业成为人们关注的焦点,因此,人们对半导体薄膜晶体管电学性能的要求也日益提高。铝锌锡氧化物(azto)的化学成分中不含稀有有毒元素且成本低,被广泛用于半导体薄膜晶体管的研究。文章介绍了铝锌锡氧化物半导体薄膜晶体管(azto-TFT)电学性能的影响因素,如Al元素含量、退火温度和双沟道层结构,为今后改善azto-TFT的电学性能提供了有效方法,展望了今后的研究方向和应用前景。

关键词：半导体薄膜晶体管铝锌锡氧化物 azto 电学性能

共溅射Al-Zn-Sn-O薄膜晶体管性能的研究

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共溅射Al-Zn-Sn-O薄膜晶体管性能的研究

作者：武明珠吉林大学

学位级别：硕士

随着未来显示逐渐向高分辨率、大面积以及柔性化方向的发展，对背板技术性能要求更高。以铟镓锌氧化物薄膜晶体管为代表的氧化物薄膜晶体管以其场效应迁移率高、透过率高、大面积均匀性好等优点，得到人们广泛关注。此外，以IGZO薄膜晶... 详细信息

随着未来显示逐渐向高分辨率、大面积以及柔性化方向的发展，对背板技术性能要求更高。以铟镓锌氧化物薄膜晶体管为代表的氧化物薄膜晶体管以其场效应迁移率高、透过率高、大面积均匀性好等优点，得到人们广泛关注。此外，以IGZO薄膜晶体管作为背板技术制备的显示面板还具有功耗低的优点。然而，IGZO中含有稀有元素In、Ga，不利于降低成本，因此研究不含稀有元素、且性能能与IGZO薄膜晶体管相比拟的氧化物薄膜晶体管具有重要的意义。本文从稀有元素替代角度出发，根据IGZO薄膜中载流子传输机理，采用Al、Sn分别替代IGZO薄膜中的Ga、In元素。并采用与现代工业生产相兼容的磁控溅射工艺，通过三靶磁控共溅射Al2O3、ZnO和SnO2靶材的方式，制备了Al-Zn-Sn-O（azto）薄膜及其薄膜晶体管，并对azto薄膜及其薄膜晶体管的性能进行了研究，具体工作内容如下： 1、通过调节溅射过程中Al2O3的沉积功率，制备了在不同Al2O3沉积功率下azto薄膜。结果显示，在不同Al2O3沉积功率下，所制备的azto薄膜都是非晶的，并且均具有较高的透过率，单层薄膜在人眼最敏感波长（550nm）处的透过率均在85%以上。 2、我们进一步制备了在不同Al2O3沉积功率下azto薄膜晶体管，研究了不同Al2O3含量对器件性能的影响。结果表明，随着Al2O3沉积功率的增加，器件的迁移率逐渐降低，阈值电压逐渐增大，但器件的转移特性得到了有效的改善，并且开关比显著提高。分析得出，Al在azto薄膜中充当着抑制载流子的作用，就像IGZO中的Ga一样。当Al2O3溅射功率为20W时，获得了较好的器件性能。通过冷场发射扫描电子显微镜(JSM-7500F)测得，当Al2O3溅射功率为20W时，未退火azto薄膜中Zn、Sn、Al、O的原子含量分别为17%、3%、2%、78%。 3、我们制备了不同有源层厚度的器件，研究了有源层厚度对器件性能的影响。结果表明，有源层厚度对器件性能的影响很大，当厚度太薄时，载流子数量太少，迁移率过低;而当厚度过厚时，一方面会增大载流子注入电阻，另一方面厚度过厚将会引起载流子数量过多，发生散射，结果都会使得迁移率有所下降。当有源层厚度为45nm时，我们获得了最优的器件性能。 4、对上述获得的最佳器件，我们进一步研究了正向偏压下器件的稳定性。结果发现，在正向偏压应力下，器件的阈值电压发生了正向漂移。这是由于被栅电压吸引到沟道层与绝缘层界面处的自由载流子被界面处的负电荷陷阱俘获，或者是注入到绝缘层体内，被体内的陷阱捕获。所以载流子数量降低，阈值电压发生正向漂移。

关键词：氧化物薄膜晶体管共溅射 azto 沉积功率有源层厚度稳定性

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Al-Zn-Sn-O薄膜晶体管制备与研究

Al-Zn-Sn-O薄膜晶体管制备与研究

作者：肖友成吉林建筑大学

学位级别：硕士

近年来,科技水平的不断进步,带动着智能可穿戴电子器件行业蓬勃发展,电子显示器件逐渐受到人们的日益关注。薄膜晶体管作为电子显示屏幕中的核心部件,在屏幕弯曲、可穿戴、携带方便的显示器件中具有广泛应用。氧化物薄膜晶体管由于具有... 详细信息

近年来,科技水平的不断进步,带动着智能可穿戴电子器件行业蓬勃发展,电子显示器件逐渐受到人们的日益关注。薄膜晶体管作为电子显示屏幕中的核心部件,在屏幕弯曲、可穿戴、携带方便的显示器件中具有广泛应用。氧化物薄膜晶体管由于具有更好的稳定性和更高的迁移率,而且易于在室温下制备,使其在屏幕显示领域上的研究具有重要意义。在氧化物半导体薄膜晶体管中,被广泛研究的是铟镓锌氧(IGZO)薄膜晶体管。In和Ga在自然界中都属于稀有有毒元素,不利于大规模的商业化生产与制备,寻找新型无铟氧化物材料作为薄膜晶体管有源层的研究成为国内外研究的重点之一。研究发现,非晶氧化物薄膜材料(IGZO)具有较高的迁移率,主要原因是薄膜中的金属离子外层电子排布需满足(n-10)d10ns0(n≥4,其中n为主量子数)。同时,为获得稳定的器件性能,薄膜中需要有与氧结合能较高的金属离子,来抑制氧空位的形成。针对以上两点,在azto薄膜中,Sn也满足(n-1)d10ns0(n≥4)电子结构,在薄膜内也充当提供载流子浓度的作用,而Al3+和O2-结合能比Ga3+和O2-的结合能高,也可以实现调控载流子浓度的作用,所以理论分析上可以实现替换并制备出高性能的azto氧化物薄膜来替代IGZO薄膜。由于Al和Sn在大自然中存储量大且对人体没有危害,通过Sn元素代替In元素,Al元素代替Ga元素,来制备性能优异的薄膜晶体管,对未来可穿戴、便携显示器件的广泛应用具有重要意义。本文以金属Al靶、ZnO和SnO2陶瓷靶作为制备有源层azto的材料,利用磁控溅射共溅射的方法,制备新型无铟氧化物azto薄膜并研究其薄膜晶体管性能。通过对不同生长条件下制备的azto薄膜进行测试分析结果发现:在固定生长气压、生长温度,不同氧分压对azto薄膜的影响,氧分压对Al元素的调控具有显著的影响,随着氧分压的增加Al元素锐减,而Al在azto薄膜中具有抑制载流子浓度的作用,所以导致薄膜载流子浓度升高。当氧分压为5%时,azto薄膜拥有较好性能;EDX检测薄膜内的Al、Sn、Zn原子比近于2:1:1,薄膜霍尔迁移率为3.507cm2V-1s-1,薄膜载流子浓度为2.950E+18。基于此在5%氧分压环境下,分别研究了不同生长温度和生长压强对azto薄膜的影响。结果发现温度在80℃时,薄膜霍尔迁移率为2.146+01 cm2V-1s-1,薄膜载流子浓度为4.323E+17,薄膜的性能较好;在生长压强为8 mTorr时,azto薄膜生长质量较好,霍尔迁移率3.507 cm2V-1s-1和载流子浓度2.950E+18。最后我们采用lift-off工艺,制备反交叠型结构的azto薄膜晶体管。在氧分压为5%,生长压强为8 mTorr,衬底温度为80℃的环境下,利用磁控溅射共溅射金属Al靶、Zn O和SnO2陶瓷靶制备薄膜晶体管的有源层,分别制备了其厚度为20 nm、50 nm、80 nm、120 nm的azto薄膜晶体管,并对其电学性能进行了测试分析。结果发现:有源层厚度对器件性能的影响很大,当有源层厚度太薄时,载流子数量太少,迁移率过低;而当有源层厚度过厚时,一方面会增大载流子注入电阻,另一方面厚度过厚将会引起载流子数量过多,发生散射,结果都会使得迁移率有所下降。当薄膜晶体管有源层为50 nm时,薄膜晶体管的迁移率为2.17 cm2V-1s-1,阈值电压14V,开关电流比为1.84×104,器件综合性能相对较好。

关键词： azto 氧化物薄膜共溅射 azto薄膜晶体管

Al_2O_3沉积功率对共溅射Al-Zn-Sn-O薄膜晶体管性能的影响

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电子设计工程 2015年第23期23卷 183-185,189页

作者：武明珠郭永林苟昌华关晓亮王红波吉林大学电子科学与工程学院吉林长春130012

我们采用与现有工业生产相兼容的磁控溅射工艺,利用三靶磁控共溅射的方式制得了非晶azto(Al-Zn-SnO)薄膜,薄膜在波长550 nm处的透过率均在85%以上。然后,制备了以azto薄膜为有源层的薄膜晶体管。通过调节Al2O3沉积功率,进一步探究了Al2O... 详细信息

我们采用与现有工业生产相兼容的磁控溅射工艺,利用三靶磁控共溅射的方式制得了非晶azto(Al-Zn-SnO)薄膜,薄膜在波长550 nm处的透过率均在85%以上。然后,制备了以azto薄膜为有源层的薄膜晶体管。通过调节Al2O3沉积功率,进一步探究了Al2O3含量对azto薄膜晶体管性能的影响。研究发现,随着Al2O3沉积功率的增加,器件的迁移率逐渐下降,阈值电压升高,但是器件的关态电流显著降低,开关比提高。当Al2O3沉积功率为20 W时,获得了最好的转移特性曲线,其迁移率为2.43 cm2/V·s,开关比为1.9*105,阈值电压为26.6 V。

关键词：薄膜晶体管 azto 共溅射沉积功率