【摘要】：跟非晶硅(amorphous Silicon,a-Si)、多晶硅(ploy-Silicon,poly-Si)和有機薄膜晶體管相比,金屬氧化物薄膜晶體管(Metal Oxide Thin Film Transistor,MOTFT)有著更高的載流子遷移率、更好的均勻性和彎曲性能及更低的沉積成本等優(yōu)點。因此,MOTFT有著良好的應(yīng)用前景,特別是在柔性電路和有源矩陣有機發(fā)光二極面板(Active Matrix Organic Light Emitting Diode,AMOLED)上,發(fā)揮著越來越重要的作用。未來,MOTFT還將會應(yīng)用到柔性射頻識別電路(Radio Frequency Identification,RFID)、數(shù)字混合電路、可吸收的生物傳感器等領(lǐng)域。為了推動MOTFT技術(shù)更好的發(fā)展,建立物理意義明確的緊湊模型必不可少。它能夠讓我們更好的理解器件電學特性和新型材料對TFT性能的影響,并最終輔助于集成電路的設(shè)計。本文的主要內(nèi)容是基于MOTFT的器件特性,考慮界面電荷的影響,提出了一種界面和體內(nèi)陷阱態(tài)密度(Density of States,DOS)提取方法。同時,提出一種接觸電阻提取方法,即接觸電壓法�；趨�(shù)提取的結(jié)果,提出了基于表面勢并考慮接觸效應(yīng)的MOTFT電流緊湊模型。MOTFT有源層中的陷阱態(tài)密度很大程度決定了器件的電學特性和穩(wěn)定性,因此,提出一種基于物理的可靠的DOS提取方法必不可少。它不僅有助于理解器件特性,還有助于建立更精確的電流模型。金屬氧化物帶隙陷阱態(tài)主要由氧空位陷阱態(tài),氧空位淺施主態(tài),以及價帶和導(dǎo)帶的帶尾態(tài)組成。本文考慮了界面電荷,提出了一種DOS提取方法。該方法把柵電容(C_g)等效成有源層電荷電容(C_s)和界面電荷電容(C_(it))并聯(lián)后再與氧化層電容(C_(ox))的串聯(lián),它只需用到器件的C-V特性就可以把DOS提取出來,不僅簡單,而且結(jié)果更加準確。本文將DOS提取結(jié)果代入到器件仿真軟件中得到器件的I-V特性并跟實驗數(shù)據(jù)做比較,兩者吻合的很好。隨著器件尺寸的不斷縮小,接觸電阻對器件的影響越來越大。特別是對于短溝道器件,接觸電阻甚至會比溝道電阻還大。因此,準確的接觸電阻提取對于器件建模有著重要的作用。本文提出了接觸電壓法,這種方法把溝道分成兩部分:接觸溝道和本征溝道。通過求解接觸部分的壓降(即接觸電壓V_c)進而得到接觸電阻R_c。這種方法假設(shè)源端注入到有源層的電子是通過線性注入的形式來完成。基于上述的參數(shù)提取結(jié)果,考慮接觸效應(yīng)的影響,本文提出了一種基于表面勢的漏電流模型,包括亞閾值區(qū)和開啟區(qū)電流。因為考慮了接觸效應(yīng),該模型可適用于不同溝道長度的器件。同時,該模型還適用于器件工作在簡并狀態(tài)下。因此,這是一個完整的,符合實際物理意義并能嵌入到電路仿真器中的漏電流模型。本文分別對不同溝道長度的器件進行表征,得到了器件的轉(zhuǎn)移和輸出特性曲線。通過跟實驗數(shù)據(jù)比較發(fā)現(xiàn):兩者吻合的很好。綜上所述,本文先提出DOS和接觸電阻的提取方法,基于參數(shù)提取的結(jié)果建立了基于表面勢并考慮接觸效應(yīng)的漏電流模型。通過和實驗數(shù)據(jù)的比較,驗證了參數(shù)提取方法和漏電流模型的有效性。
【圖文】：

（a）非晶硅薄膜（b）a-IGZO薄膜的載流子傳輸路徑[7]

組分比例的 a-IGZO 的霍爾遷移率(cm2/Vs)與載流子濃度(括號內(nèi)，單位鋅是由 In2O3、Ga2O3和 ZnO 三種組分構(gòu)成，各個組分的性n2O3中的銦離子形成的 5s 軌道是電子傳輸?shù)闹饕窂�，，而且電子傳輸軌道的重疊[23]。5s 軌道之間相互交疊共享，增大了的高速傳輸。Ga2O3中的 Ga3+具有很強的電負性，能夠抑制子濃度[24]。因此，Ga 元素的摻入可以提高薄膜的穩(wěn)定性[2 薄膜的載流子濃度和遷移率減少的越多。ZnO 中的鋅離子形a-IGZO 達到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。同時，Zn 離子還有減少導(dǎo)帶底的淺的作用。a-IGZO薄膜的導(dǎo)電機制與薄膜內(nèi)部的電子濃度密切ZO 薄膜的霍爾遷移率和自由載流子濃度隨組分比例 In2O3：從圖中可以看出，In 和 Zn 成分越多，Ga 成分越少，a-IG[27]
【學位授予單位】：暨南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TN321.5

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