溶液法制備薄膜晶體管（TFTs）具有成本低廉工藝簡單,組分比例可控,便于大批量生產(chǎn)等特點,特別適用于新材料的探究和最佳工藝條件的確定,在透明顯示器件制備和邏輯門器件構(gòu)筑中起著舉足輕重的作用。近年來,薄膜晶體管的制備工藝和電學性能得到突飛猛進的發(fā)展,以銦鎵鋅氧（IGZO）為代表的TFTs已經(jīng)實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化。但是銦作為稀缺元素的使用限制了器件成本的降低和更廣泛的應用,因此開發(fā)非銦TFTs有迫切的市場需求和戰(zhàn)略意義。本文深入探究了新型金屬氧化物在介電層中的應用,研究了器件的時效穩(wěn)定性,光照穩(wěn)定性,偏壓界面穩(wěn)定性。此外利用低成本的非銦有源層和介電層摻雜成功構(gòu)筑了一系列薄膜晶體管,并探索了在邏輯電路中的反相器的應用。主要成果如下:1.通過溶液凝膠法制備了氧化鏑薄膜作為高性能氧化銦鋅薄膜晶體管的介電層,時效10天后的TFT表現(xiàn)出極高的電流開關(guān)比1×10⁹,大的飽和遷移率12.6 cm²V^-1s^-1和可以忽略的遲滯,這是由于空氣中的水分子擴散入薄膜起著電子供體的作用,其構(gòu)筑的反相器在3 V的操作電壓下表現(xiàn)出10.1... 

【文章來源】：安徽大學安徽省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：155 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 薄膜晶體管的發(fā)展歷程
    1.3 薄膜晶體管的電學參數(shù)
    1.4 論文的研究思路及結(jié)構(gòu)安排
第二章 實驗方法及表征手段
    2.1 溶液凝膠法制備TFT器件步驟
    2.2 TFT器件電學測試方法
    2.3 薄膜性能的表征
        2.3.1 薄膜光學性能的表征
        2.3.2 薄膜熱重性能的表征
        2.3.3 薄膜結(jié)晶性能的表征
        2.3.4 薄膜化學局域態(tài)的表征
        2.3.5 薄膜表面的表征方法
        2.3.6 薄膜潤濕性能的表征
第三章 基于氧化鏑介電層構(gòu)筑的高性能銦基TFT及在邏輯器件中的應用
    3.1 研究背景
    3.2 基于D_yO_x介電層的氧化銦薄膜晶體管研究
        3.2.1 氧化銦薄膜晶體管的制備
        3.2.2 基于SiO_2介電層的氧化銦薄膜晶體管的電學性能
        3.2.3 退火溫度對D_yO_x薄膜結(jié)構(gòu)的影響
        3.2.4 基于D_yO_x介電層的氧化銦薄膜晶體管的電學性能
    3.3 基于D_yO_x介電層的高性能氧化銦鋅薄膜晶體管研究
        3.3.1 氧化銦鋅薄膜晶體管的制備
        3.3.2 退火溫度對氧化銦鋅薄膜結(jié)構(gòu)和性能的影響
        3.3.3 退火溫度和時效時間對氧化銦鋅薄膜晶體管電學性能的影響
        3.3.4 高性能氧化銦鋅薄膜晶體管在邏輯電路中的應用
        3.3.5 偏壓和輻照條件對氧化銦鋅薄膜晶體管界面穩(wěn)定性影響及能帶分析
    3.4 本章小結(jié)
第四章 基于氧化鏑介電層構(gòu)筑的氧化鋅錫TFT及在邏輯器件中的應用
    4.1 研究背景
    4.2 基于SiO_2 介電層構(gòu)筑氧化鋅錫TFT的研究
        4.2.1 氧化鋅錫薄膜晶體管的制備
        4.2.2 退火溫度對氧化鋅錫薄膜結(jié)構(gòu)的影響
        4.2.3 退火溫度對氧化鋅錫薄膜晶體管電學性能的影響
        4.2.4 鋅錫摻雜比例對氧化鋅錫薄膜結(jié)構(gòu)的影響
        4.2.5 鋅錫摻雜比例對氧化鋅錫薄膜晶體管電學性能的影響
    4.3 基于D_yO_x絕緣層的氧化鋅錫薄膜晶體管結(jié)構(gòu)和性能的研究
        4.3.1 基于D_yO_x絕緣層的氧化鋅錫薄膜晶體管的制備
        4.3.2 退火溫度對D_yO_x薄膜結(jié)構(gòu)和性能的影響
        4.3.3 退火溫度和時效擴散模型對ZTO/DyO_x薄膜晶體管性能的影響
    4.4 本章小結(jié)
第五章 基于氧化鐿介電層構(gòu)筑的氧化鋅錫TFT及在邏輯器件中的應用
    5.1 研究背景
    5.2 基于Yb_2O_3的氧化鋅錫薄膜晶體管的制備及性能的研究
        5.2.1 基于Yb_2O_3的氧化鋅錫薄膜晶體管的制備
        5.2.2 退火溫度對Yb_2O_3薄膜性能和結(jié)構(gòu)的影響
        5.2.3 退火溫度對Yb_2O_3基TFT器件電學性能的影響及駝峰現(xiàn)象的能帶分析
        5.2.4 時效時間對Yb_2O_3基TFT器件電學性能的影響及能帶分析
        5.2.5 電場滯后效應對Yb_2O_3 基的TFT器件偏壓穩(wěn)定性的影響及能帶分析
        5.2.6 氧化鋅錫薄膜晶體管在邏輯電路中的應用
    5.3 本章小結(jié)
第六章 基于稀土元素摻雜的環(huán)境友好型鋯基水溶液TFT的研究
    6.1 研究背景
    6.2 基于稀土元素摻雜的Zr基水溶液薄膜性能的研究
        6.2.1 基于稀土元素摻雜的Zr基水溶液薄膜的制備
        6.2.2 WI-ZrO_2和WI-ZrGdO_x前驅(qū)體的潤濕性能和熱分解性質(zhì)比較研究
        6.2.3 WI-ZrO_2和WI-ZrGdO_x薄膜透射性能和結(jié)晶性能的比較研究
        6.2.4 不同Gd_2O_3摻雜量對晶體結(jié)構(gòu)特點的影響
        6.2.5 WI-ZrO_2和WI-ZrGdO_x薄膜的化學局域態(tài)比較研究
    6.3 基于稀土元素摻雜的Zr基水溶液薄膜晶體管TFT電學性能的研究
        6.3.1 退火溫度和溶劑對WI-ZrO_2和WI-ZrGdO_x TFT器件電學性能的影響
        6.3.2 WI-ZrO_2和WI-ZrGdO_x TFT器件偏壓穩(wěn)定性比較研究
        6.3.3 WI-ZrO_2和WI-ZrGdO_x TFT在邏輯器件應用中的比較研究
    6.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻
攻讀博士學位期間取得的學術(shù)成果
致謝
作者簡介


【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
[1]鉿基疊層柵的構(gòu)筑、界面調(diào)控及性能優(yōu)化[D]. 梁爽.安徽大學 2019
[2]全水溶液法制備高性能In2O3薄膜晶體管及其在邏輯器件中的應用[D]. 朱力.安徽大學 2019
[3]氧化鋅薄膜晶體管的制備及其穩(wěn)定性研究[D]. 蘇晶.華南理工大學 2014
[4]鋅錫氧化物薄膜晶體管的制備及其性能研究[D]. 羅文彬.電子科技大學 2014
[5]p型多晶硅薄膜晶體管在動態(tài)負偏置溫度應力下的退化研究[D]. 周潔.蘇州大學 2011



本文編號：3164127