發(fā)布時(shí)間：2017-10-24 23:11

  本文關(guān)鍵詞：氧化物柵介質(zhì)薄膜晶體管的制備及性能研究

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【摘要】：溶液法制備薄膜晶體管(Thin Film Transistors,TFTs)相比于傳統(tǒng)制備方式的最大優(yōu)勢(shì)在于技術(shù)簡(jiǎn)單,具有低成本、簡(jiǎn)單設(shè)備和工藝、成膜均勻和大面積制備等優(yōu)點(diǎn)而受到了越來(lái)越多的關(guān)注。本文以基于溶液法制備氧化鋁(Al2O3)的薄膜晶體管為研究課題,以獲得低電壓驅(qū)動(dòng)的高性能器件為目標(biāo),重點(diǎn)研究Al2O3絕緣層退火溫度對(duì)TFT性能的影響,聚合物修飾絕緣層對(duì)器件性能的改善以及基于燃燒法低溫制備Al2O3薄膜的器件的性能研究。研究?jī)?nèi)容主要分三部分:1.基于Al2O3絕緣層的TFT器件性能研究。采用高介電常數(shù)Al2O3作為絕緣層,研究不同退火溫度下的絕緣層對(duì)并五苯TFT性能的影響。隨著退火溫度從150℃增加到350℃,器件性能發(fā)生明顯變化。絕緣層退火溫度為350℃時(shí),器件具有最優(yōu)性能遷移率高達(dá)0.375cm2/(V·s),開(kāi)關(guān)電流比為5.17×103。器件性能的提升主要?dú)w因于高溫退火下的絕緣層表面粗糙度低,在其上生長(zhǎng)的并五苯結(jié)晶度提高和絕緣層/半導(dǎo)體層界面陷阱密度少。2.聚合物修飾絕緣層對(duì)器件性能的影響研究。在制備了低電壓高性能的器件基礎(chǔ)上,利用聚合物低界面極性的特性,研究了聚合物修飾絕緣層對(duì)器件的影響。與單Al2O3作為絕緣層的器件相比,結(jié)果表明使用PMMA修飾絕緣層后,器件性能得到提升,器件遷移率增加到0.496cm2/(V·s),電流開(kāi)關(guān)比提高到5.43×104。器件性能提高歸因于低介電常數(shù)聚合物修飾絕緣層可以優(yōu)化表面粗糙度和降低界面極性,減少對(duì)載流子在傳輸過(guò)程中的束縛,同時(shí)降低界面陷阱密度。3.基于燃燒法制備絕緣層的TFT性能研究。通過(guò)在溶液中添加燃料,利用燃料在加熱過(guò)程中放熱反應(yīng),從而達(dá)到降低絕緣層退火溫度的目的。在溶液中添加乙酰丙酮和氨水后,絕緣層退火溫度降低到180℃。對(duì)薄膜進(jìn)行I-V、C-V和AFM測(cè)試,證明燃燒法可以制備出性能良好的薄膜。在此基礎(chǔ)上制備的TFT器件遷移率為0.291cm2/(V·s),電流開(kāi)關(guān)比為8.69×102�；诰酆衔镄揎椏商岣咂骷阅�,使用PMMA對(duì)絕緣層進(jìn)行修飾,器件遷移率提高到0.385cm2/(V·s),電流開(kāi)關(guān)比為2.74×103。最終實(shí)現(xiàn)溶液法低溫制備低電壓驅(qū)動(dòng)薄膜晶體管。
【關(guān)鍵詞】：TFT Al2O3絕緣層 聚合物修飾 燃燒法
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TN321.5
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-17
• 1.1 引言10
• 1.2 薄膜晶體管發(fā)展歷程10-12
• 1.3 薄膜晶體管種類(lèi)12-15
• 1.3.1 非晶硅薄膜晶體管13
• 1.3.2 低溫多晶硅薄膜晶體管13-14
• 1.3.3 有機(jī)薄膜晶體管14
• 1.3.4 氧化物薄膜晶體管14-15
• 1.4 薄膜晶體管發(fā)展趨勢(shì)15-16
• 1.5 本論文主要研究?jī)?nèi)容16-17
• 第二章 薄膜晶體管基礎(chǔ)理論17-27
• 2.1 薄膜晶體管結(jié)構(gòu)和工作原理17-18
• 2.1.1 薄膜晶體管結(jié)構(gòu)17-18
• 2.1.2 薄膜晶體管工作原理18
• 2.2 薄膜晶體管的基本參數(shù)18-22
• 2.2.1 輸出與轉(zhuǎn)移特性曲線18-20
• 2.2.2 閾值電壓20
• 2.2.3 遷移率20-21
• 2.2.4 電流開(kāi)關(guān)比21-22
• 2.2.5 亞閾值斜率22
• 2.3 薄膜晶體管材料選擇22-25
• 2.3.1 半導(dǎo)體層材料22-23
• 2.3.2 絕緣層材料23-25
• 2.3.3 電極材料25
• 2.4 薄膜的分析表征25-26
• 2.4.1 原子力顯微鏡25
• 2.4.2 介電性能分析25-26
• 2.5 本章小結(jié)26-27
• 第三章 薄膜晶體管器件的制備及研究27-50
• 3.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)27
• 3.2 薄膜晶體管器件的制備及測(cè)試27-32
• 3.2.1 基片清洗28
• 3.2.2 絕緣層制備28-30
• 3.2.3 有源層制備30
• 3.2.4 金屬電極制備30-31
• 3.2.5 器件性能的測(cè)試31-32
• 3.3 Al_2O_3絕緣層退火溫度對(duì)器件性能影響的研究32-41
• 3.3.1 退火溫度對(duì)Al_2O_3薄膜電學(xué)特性的影響32-34
• 3.3.2 退火溫度對(duì)Al_2O_3薄膜結(jié)晶性影響34-35
• 3.3.3 不同退火溫度下Al_2O_3薄膜表面形貌35-36
• 3.3.4 基于Al_2O_3不同退火溫度下Pentacene薄膜形貌36-37
• 3.3.5 退火溫度對(duì)器件性能的影響37-41
• 3.4 修飾Al_2O_3絕緣層對(duì)器件性能影響的研究41-48
• 3.4.1 聚合物修飾對(duì)絕緣層電學(xué)特性的影響41-43
• 3.4.2 聚合物修飾對(duì)絕緣層表面形貌的影響43-44
• 3.4.3 聚合物修飾絕緣層對(duì)Pentacene薄膜形貌的影響44-45
• 3.4.4 聚合物修飾絕緣層對(duì)器件性能的影響45-48
• 3.5 本章小結(jié)48-50
• 第四章 燃燒法低溫制備薄膜晶體管器件50-58
• 4.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)51
• 4.2 燃燒法對(duì)絕緣層電學(xué)特性的影響51-53
• 4.3 燃燒法對(duì)絕緣層表面形貌的影響53-54
• 4.4 基于燃燒法制備絕緣層對(duì)Pentacene形貌的影響54
• 4.5 基于燃燒法制備絕緣層對(duì)器件性能的影響54-56
• 4.6 本章小結(jié)56-58
• 第五章 總結(jié)與展望58-60
• 5.1 全文總結(jié)58-59
• 5.2 展望59-60
• 致謝60-61
• 參考文獻(xiàn)61-66
• 碩士期間取得的研究成果66-67

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