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在平板显示领域,ZnO-TFT因载流子迁移率高、制备温度低、化学稳定性好、大面积制备均一性好、可见光透过率高等优点而备受人们关注。然而,低介电常数栅介质ZnO-TFT往往存在阈值电压和工作电压偏大而导致高功耗,从而制约其在便携式移动、可穿戴式电子系统中的应用。本文采用高?栅介质材料制备出不同工艺参数和结构参数的ZnO-TFT器件,并对其电特性及稳定性进行研究。论文的主要研究工作和结果包括:采用高?栅介质材料NbLaO,运用磁控溅射法在ITO玻璃衬底上制备出底栅顶结构的ZnO-TFT,对其电特性进行表征。该器件呈现出良好的电特性,迁移率4~20 cm2/V·s,阈值电压1~5 V,亚阈值摆幅0.2~0.6 V/decade,开关电流比高于106。对典型器件的温度特性进行测试与分析发现,工作温度对器件的电特性产生明显的影响,在测试温度范围,随着温度升高,迁移率和关态电流明显增大,但阈值电压和亚阈值摆幅却减小。系统研究了NbLaO栅介质退火温度对NbLaO和ZnO薄膜质量的影响,尤其是对ZnO-TFT电特性及栅偏压应力效应的影响及其机理。与200 oC和400 oC下退火的器件相比,300 oC下退火的器件虽然迁移率稍低,但关态电流最小(~3.20×10-12 A),亚阈值摆幅SS最小(~0.25 V/decade),开关电流比最大(~1.21×107),而且在栅偏压应力作用下器件性能的稳定性亦更好。通过采用X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)分析NbLaO和ZnO薄膜质量及表面形貌,以及对器件进行I-V迟滞特性和噪声特性测试,揭示了栅介质退火温度对器件性能的影响主要来源于栅介质致密度及表面粗糙度的不同,从而引起ZnO薄膜层结晶特性以及栅介质与沟道半导体之间界面电荷态的不同。制备出SiO2/NbLaO/SiO2叠层栅介质结构的ZnO-TFT,对其电特性与正栅偏压应力下稳定性进行测试与分析。与Nb LaO单层栅介质器件相比,迁移率有所提高,但阈值电压和亚阈值摆幅增大,迁移率的提高可能是因为ZnO/SiO2界面特性优于ZnO/NbLaO界面,沟道载流子受到界面散射减弱;而阈值电压和亚阈值摆幅的增加是由于溅射沉积的SiO2/NbLaO界面存在更多的缺陷态所致。提出并制备出一种平面分离双栅结构的ZnO-TFT,通过调节其中一个栅电极偏压可以对该器件的电特性实现动态调控,对该器件进行双输入逻辑功能的测试发现,该双栅结构TFT器件可实现或非逻辑门功能。