高稳定性氧化物与碳纳米管场效应晶体管的研究及其在反相器中的应用
发布时间：2022-12-11 05:00
氧化物半导体薄膜晶体管（TFT）因具有较高的光透过率和场效应迁移率、较低的制备温度和大面积均匀等优点,在大尺寸高清平板显示及互补性金属氧化物半导体（CMOS）电路方面具有广泛的应用前景。当前,稳定性问题已经成为制约氧化物TFT商业化应用的瓶颈技术难题,而氧空位和界面问题是影响TFT稳定性的主要因素。本文从减小氧空位和优化绝缘层/有源层界面方面入手,研究了阳离子（Si和Hf）、阴离子S掺杂以及原子层（ALD）沉积的高介电常数（K）绝缘层/有源层界面对ZnSnO（ZTO）TFT稳定性的影响,并探索了稳定性的相关物理机制。CMOS器件也是氧化物TFT的重要应用方向,因此寻求性能匹配的p型TFT与n型TFT是构筑高增益CMOS的技术关键。本文以超高迁移率的碳纳米管作为P型晶体管的有源层,研究了高κ AlZrOx绝缘层对单壁碳纳米管（SWCNT）场效应晶体管（FET）性能的影响,并构筑了基于SiZTO/SWCNT的低功耗、高电压增益的CMOS反相器。主要的研究内容和创新点如下:1.采用阳离子（Si和Hf）掺杂的方法来提升ZTO-TFT稳定性。在相同的正偏压（PBS）下,ZT...
【文章页数】：163 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 氧化物薄膜晶体管
1.2.1 氧化物TFT的发展历程
1.2.2 氧化物TFT的原理
1.2.3 氧化物TFT的性能参数
1.2.4 氧化物TFT不稳定性机理分析
1.3 碳纳米管场效应晶体管
1.3.1 研究碳纳米管场效应晶体管的必要性
1.3.2 碳纳米管场效应晶体管和逻辑电路的发展历程
1.4 论文的主要研究内容
第二章 阳离子掺杂和新型双层结构的构筑对ZTO-TFT性能的影响
2.1 引言
2.2 阳离子Hf掺杂对ZTO-TFT性能的影响
2.2.1 HZTO薄膜和HZTO-TFT的制备
2.2.2 Hf掺杂对ZTO半导体薄膜的影响
2.2.3 Hf掺杂对ZTO-TFT电学性能及稳定性的影响
2.3 阳离子Si掺杂对ZTO-TFT性能的影响
2.3.1 SiZTO薄膜及SiZTO-TFT的制备
2.3.2 Si掺杂对ZTO半导体薄膜性能的影响
2.3.3 Si掺杂对ZTO-TFT的影响
2.4 采用新型结构制备高迁移率和高稳定性HZTO/ZTO TFT
2.4.1 HZTO/ZTO TFT的制备
2.4.2 HZTO/ZTO TFT的电学性能分析
2.4.3 HZTO/ZTO TFT的光照负偏压稳定性分析
2.4.4 HZTO/ZTO TFT的温度稳定性及态密度分析
2.5 本章小结
第三章 阴离子S掺杂对半导体ZTO薄膜和ZTO-TFT的影响
3.1 引言
3.2 阴离子S掺杂对半导体ZTO薄膜和ZTO-TFT电学性能的影响
3.2.1 ZTOS半导体薄和TFT的制备
3.2.2 S掺杂对ZTO半导体薄膜的影响
3.2.3 S掺杂对ZTO-TFT的影响
3.3 阴离子S掺杂对ZTO-TFT稳定性的影响
3.3.1 S掺杂对ZTO-TFT光照负偏压稳定性的影响
3.3.2 S掺杂对ZTO-TFT偏压稳定性的影响
3.3.3 S掺杂对ZTO-TFT温度稳定性的影响
3.4 本章小结
第四章 基于原子层沉积技术(ALD)制备高κ绝缘层材料及TFT性能研究
4.1 引言
4.1.1 选择高介电常数绝缘层的必要性
4.1.2 高κ绝缘层材料研究现状
4.2 基于高κALD ZrO_2绝缘层制备的ZTO-TFT及其性能表征
4.2.1 器件的制备过程
4.2.2 ALD ZrO_2电学性能、结晶性能和表面形貌分析
4.2.3 ALD ZrO_2-TFT的电学性能分析
4.2.4 ALD ZrO_2-TFT的稳定性分析
4.3 高κALD Zr_xAl_(1-x)O_y绝缘层的制备及其对ZTO-TFT的影响
4.3.1 Zr_xAl_(1-x)O_y绝缘层和ZTO-TFT的制备
4.3.2 ALD Zr_xAl_(1-x)O_y绝缘层的性能分析
4.3.3 基于Zr_xAl_(1-x)O_y绝缘层制备的ZTO-TFT的电学性能分析
4.3.4 基于Zr_xAl_(1-x)O_y绝缘层制备的ZTO-TFT的稳定性分析
4.4 高κALD ZrAlO_x绝缘层厚度对ZTO-TFT性能的影响
4.4.1 ALD ZrAlO_x绝缘层及其ZTO-TFT的制备
4.4.2 ALD ZrAlO_x薄膜的性能表征
4.4.3 ALD ZrAlO_x制备的ZTO-TFT的电学性能表征
4.4.4 ALD ZrAlO_x制备的ZTO-TFT的稳定性分析
4.5 本章小结
第五章 碳纳米管场效应晶体管的制备及其在反相器中的应用
5.1 引言
5.2 基于ALD ZrAlO_x绝缘层制备的高性能SWCNT-FET及其电学性能研究
5.2.1 基于ALD ZrAlO_xSWCNT-FET的制备
5.2.2 ALD ZrAlO_x绝缘层的性能
5.2.3 SWCNT-FET的性能的表征
5.3 高增益和低功耗SiZTO-SWCNT CMOS反相器的构建
5.3.1 SiZTO-SWCNT CMOS反相器的制备
5.3.2 SiZTO-TFT和SWCNT-FET性能的表征
5.3.3 SiZTO-SWCNT CMOS反相器性能的表征
5.4 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
作者在攻读博士学位期间公开发表的论文
作者在攻读博士学位期间所作的项目
致谢
【参考文献】：
博士论文
[1]氧化物TFT及其驱动的AM-OLED矩阵屏的研究[D]. 张良.上海大学 2011
本文编号：3718186
【文章页数】：163 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 氧化物薄膜晶体管
1.2.1 氧化物TFT的发展历程
1.2.2 氧化物TFT的原理
1.2.3 氧化物TFT的性能参数
1.2.4 氧化物TFT不稳定性机理分析
1.3 碳纳米管场效应晶体管
1.3.1 研究碳纳米管场效应晶体管的必要性
1.3.2 碳纳米管场效应晶体管和逻辑电路的发展历程
1.4 论文的主要研究内容
第二章 阳离子掺杂和新型双层结构的构筑对ZTO-TFT性能的影响
2.1 引言
2.2 阳离子Hf掺杂对ZTO-TFT性能的影响
2.2.1 HZTO薄膜和HZTO-TFT的制备
2.2.2 Hf掺杂对ZTO半导体薄膜的影响
2.2.3 Hf掺杂对ZTO-TFT电学性能及稳定性的影响
2.3 阳离子Si掺杂对ZTO-TFT性能的影响
2.3.1 SiZTO薄膜及SiZTO-TFT的制备
2.3.2 Si掺杂对ZTO半导体薄膜性能的影响
2.3.3 Si掺杂对ZTO-TFT的影响
2.4 采用新型结构制备高迁移率和高稳定性HZTO/ZTO TFT
2.4.1 HZTO/ZTO TFT的制备
2.4.2 HZTO/ZTO TFT的电学性能分析
2.4.3 HZTO/ZTO TFT的光照负偏压稳定性分析
2.4.4 HZTO/ZTO TFT的温度稳定性及态密度分析
2.5 本章小结
第三章 阴离子S掺杂对半导体ZTO薄膜和ZTO-TFT的影响
3.1 引言
3.2 阴离子S掺杂对半导体ZTO薄膜和ZTO-TFT电学性能的影响
3.2.1 ZTOS半导体薄和TFT的制备
3.2.2 S掺杂对ZTO半导体薄膜的影响
3.2.3 S掺杂对ZTO-TFT的影响
3.3 阴离子S掺杂对ZTO-TFT稳定性的影响
3.3.1 S掺杂对ZTO-TFT光照负偏压稳定性的影响
3.3.2 S掺杂对ZTO-TFT偏压稳定性的影响
3.3.3 S掺杂对ZTO-TFT温度稳定性的影响
3.4 本章小结
第四章 基于原子层沉积技术(ALD)制备高κ绝缘层材料及TFT性能研究
4.1 引言
4.1.1 选择高介电常数绝缘层的必要性
4.1.2 高κ绝缘层材料研究现状
4.2 基于高κALD ZrO_2绝缘层制备的ZTO-TFT及其性能表征
4.2.1 器件的制备过程
4.2.2 ALD ZrO_2电学性能、结晶性能和表面形貌分析
4.2.3 ALD ZrO_2-TFT的电学性能分析
4.2.4 ALD ZrO_2-TFT的稳定性分析
4.3 高κALD Zr_xAl_(1-x)O_y绝缘层的制备及其对ZTO-TFT的影响
4.3.1 Zr_xAl_(1-x)O_y绝缘层和ZTO-TFT的制备
4.3.2 ALD Zr_xAl_(1-x)O_y绝缘层的性能分析
4.3.3 基于Zr_xAl_(1-x)O_y绝缘层制备的ZTO-TFT的电学性能分析
4.3.4 基于Zr_xAl_(1-x)O_y绝缘层制备的ZTO-TFT的稳定性分析
4.4 高κALD ZrAlO_x绝缘层厚度对ZTO-TFT性能的影响
4.4.1 ALD ZrAlO_x绝缘层及其ZTO-TFT的制备
4.4.2 ALD ZrAlO_x薄膜的性能表征
4.4.3 ALD ZrAlO_x制备的ZTO-TFT的电学性能表征
4.4.4 ALD ZrAlO_x制备的ZTO-TFT的稳定性分析
4.5 本章小结
第五章 碳纳米管场效应晶体管的制备及其在反相器中的应用
5.1 引言
5.2 基于ALD ZrAlO_x绝缘层制备的高性能SWCNT-FET及其电学性能研究
5.2.1 基于ALD ZrAlO_xSWCNT-FET的制备
5.2.2 ALD ZrAlO_x绝缘层的性能
5.2.3 SWCNT-FET的性能的表征
5.3 高增益和低功耗SiZTO-SWCNT CMOS反相器的构建
5.3.1 SiZTO-SWCNT CMOS反相器的制备
5.3.2 SiZTO-TFT和SWCNT-FET性能的表征
5.3.3 SiZTO-SWCNT CMOS反相器性能的表征
5.4 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
作者在攻读博士学位期间公开发表的论文
作者在攻读博士学位期间所作的项目
致谢
【参考文献】：
博士论文
[1]氧化物TFT及其驱动的AM-OLED矩阵屏的研究[D]. 张良.上海大学 2011
本文编号：3718186
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/cailiaohuaxuelunwen/3718186.html
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