论文部分内容阅读
21世纪在显示领域是平板显示的时代,而绝大多数的平板显示器件,都是有源矩阵液晶显示器件(AMLCD)。在AMLCD像素中引入薄膜晶体管(TFT)开关元件,可大大提高显示器件性能,传统的非晶硅薄膜晶体管迁移率低、光敏性强,多晶硅薄膜晶体管制备工艺复杂、成本高,因此限制了它们在更广阔的范围中应用。将氧化物半导体作为有源层来制作TFT用于平板显示中,不仅能获得较高迁移率,而且制造工艺简单,显示出了巨大的应用前景。本文针对非晶硅TFT的不足,研究了全透明的氧化物薄膜晶体管,实验首先研究了In2O3、InZnO、ZnSnO和Ta2O5等几种金属氧化物的电学性质,为制作TFT器件选取合适的材料和最优的生长条件,不同条件下生长的In2O3和InZnO薄膜载流子浓度都在1019～1020cm-3之间,电阻率在10-310-2Ω·cm之间,而ZnSnO薄膜载流子浓度在1015～1019cm-3之间,电阻率在10-1～102Ω·cm之间,从器件的性能方面考虑选取In2O3作为源漏电极,ZnSnO作为有源层,绝缘层采用高k材料Ta2O5,栅极材料为ITO。制备Ta2O5薄膜最优的气体参数是生长气压为2.0Pa, O2/Ar比例为2/20,剥离Ta2O5薄膜后500℃空气退火。实验分别制备了以SiO2和Ta2O5作为绝缘层的全透明ZnSnO-TFT器件,所制作的器件具有较好的饱和特性和栅极偏压调控能力,SiO2作为绝缘层的器件迁移率μn=3.0cm2/(V·s),开关比Ion/Ioff为8×103,开启电压为VTH=1.8V,亚闽值摆幅S=6.5V/decade;沟道层60nm, Ta2O5作为绝缘层的ZnSnO-TFT器件表现较好的性能,迁移率为μn=21.2cm2/(V·s),开关比Ion/Ioff105,开启电压为VTH=0.8V,亚阈值摆幅S=0.8V/decade,可见绝缘层采用Ta2O5的ZnSnO-TFT8性能更好。