本文關(guān)鍵詞：非晶銦鎵鋅氧基薄膜晶體管與肖特基二極管電學(xué)穩(wěn)定性研究

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【摘要】：新型非晶氧化物半導(dǎo)體(AOS)材料非晶銦鎵鋅氧(a-IGZO)具有高遷移率、高透明度、低制備溫度、低成本等優(yōu)越性能,在下一代平板顯示、透明柔性電子等諸多方面具有廣闊的應(yīng)用前景,受到學(xué)界和產(chǎn)業(yè)界的廣泛關(guān)注,a-IGZO基本電路元器件如a-IGZO薄膜晶體管(TFTs)和a-IGZO肖特基勢壘二極管(SBDs)的制備研發(fā)近年來已經(jīng)成為國際研究熱點。盡管a-IGZO基元器件擁有種種電學(xué)、光學(xué)特性優(yōu)勢,但a-IGZO材料體系中和界面處存在的高密度缺陷態(tài)嚴(yán)重影響了器件的穩(wěn)定性與可靠性,而在實際應(yīng)用中,器件需要承受一定電壓而保持性能穩(wěn)定,電學(xué)不穩(wěn)定性成為限制器件應(yīng)用的一大關(guān)鍵因素。針對這個問題,本文重點研究了a-IGZO TFTs和a-IGZO SBDs電學(xué)穩(wěn)定性問題,具體內(nèi)容如下：1.在N型高摻硅襯底上制備出了背柵結(jié)構(gòu)的a-IGZO TFT器件,器件具有較好的電學(xué)特性,遷移率10.5 cm2/V s、閾值電壓3 V、亞閾值擺幅0.58 V/dec。在器件上施加正向柵極電壓,器件轉(zhuǎn)移特性曲線發(fā)生漂移,表明器件在正向柵極偏壓影響下存在不穩(wěn)定性問題。為了研究引起a-IGZO TFT柵極偏壓下穩(wěn)定性問題的物理根源,對器件進行了變溫條件下的柵極偏壓影響測試。根據(jù)實驗現(xiàn)象,提出了a-IGZO TFT柵極正偏壓下穩(wěn)定性問題的物理解釋：a-IGZO TFT溝道載流子在正向柵極偏壓下通過熱激發(fā)過程被器件界面缺陷態(tài)捕獲,導(dǎo)致器件性能變化。2.在N型高摻硅襯底上制備出了a-IGZO SBD器件,器件表現(xiàn)出了良好的開關(guān)特性,開關(guān)比達103量級。在a-IGZO SBD上施加反向偏壓,器件勢壘高度升高,串聯(lián)電阻增大,器件表現(xiàn)出負(fù)偏壓下不穩(wěn)定性。為研究器件負(fù)偏壓下不穩(wěn)定性問題產(chǎn)生的物理機制,實驗對負(fù)偏壓前后的a-IGZO SBD進行了電容、噪聲測試。最后,根據(jù)測試結(jié)果,提出了a-IGZO SBD反向偏壓下不穩(wěn)定性問題產(chǎn)生的物理機制：非理想SBD界面處存在的帶電中心起到降低肖特基勢壘高度的作用。反向偏壓下,原本存在于a-IGZO薄膜中的淺能級帶兩個電荷的氧空位缺陷Vo2+捕獲電子轉(zhuǎn)化為較深能級不帶電的氧空位缺陷Vo,使得a-IGZO SBD勢壘高度升高,與此同時,作為自由電子來源之一的淺能級Vo2+的減少,使得a-IGZO SBD串聯(lián)電阻增大。
【關(guān)鍵詞】：非晶銦鎵鋅氧 薄膜晶體管 肖特基勢壘二極管 電學(xué)穩(wěn)定性
【學(xué)位授予單位】：南京大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN321.5;TN311.7
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-9
• 第一章 緒論9-25
• 1.1 引言9-10
• 1.2 金屬氧化物半導(dǎo)體發(fā)展背景和發(fā)展現(xiàn)狀10-13
• 1.3 非晶IGZO材料基本性質(zhì)13-16
• 1.4 非晶IGZO TFT的應(yīng)用前景與研究現(xiàn)狀16-17
• 1.5 非晶IGZO SBD的應(yīng)用前景與研究現(xiàn)狀17-18
• 1.6 本論文主要研究內(nèi)容18-20
• 參考文獻20-25
• 第二章 a-IGZO TFTs變溫條件下柵壓穩(wěn)定性研究25-39
• 2.1 研究背景25-26
• 2.2 a-IGZO TFTs器件的制備及電學(xué)特性26-29
• 2.3 a-IGZO TFTs變溫條件下柵壓穩(wěn)定性29-36
• 2.4 本章小結(jié)36-37
• 參考文獻37-39
• 第三章 a-IGZO SBDs負(fù)偏壓條件下電學(xué)穩(wěn)定性研究39-51
• 3.1 研究背景39-40
• 3.2 a-IGZO SBDs的制備及電學(xué)特性40-41
• 3.3 a-IGZO SBDs負(fù)偏壓條件下電學(xué)穩(wěn)定性41-48
• 3.4 本章小結(jié)48-49
• 參考文獻49-51
• 第四章 結(jié)論與展望51-53
• 4.1 主要結(jié)論51-52
• 4.2 研究展望52-53
• 發(fā)表論文目錄53-54
• 致謝54-55

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