聚电解质栅控薄膜晶体管及其人工突触研究

发布时间：2022-05-02 23:15

　　氧化物半导体薄膜晶体管（TFT）由于具有高迁移率、低工艺温度、可见光波段透明的优点,在平板显示领域有着广阔的应用前景。然而传统的栅介质材料电容较小使得薄膜晶体管工作电压一般在10 V以上,导致其在便携式低功耗电子领域中的应用受到限制。为解决这一问题,本论文研究了以具有巨大双电层电容效应的聚电解质作为栅介质的薄膜晶体管。由于聚电解质具有巨大双电层电容效应,这类晶体管可在较低电压下工作。本文主要包括以下内容:（1）采用无机-有机杂化聚电解质作为晶体管的栅介质层,成功研制出ZnO双电层薄膜晶体管（EDLTs）,器件表现出了非常高的开关电流比（>10~7）和比较低的阈值电压（<3 V）。为提升晶体管性能,研究了溅射过程中有源层厚度、氧氩流量比和沉积温度对晶体管电学特性的影响。在室温下,氧氩流量比为5/25 sccm制备的器件有着优异的性能:开关电流比高达4.66×10~8,阈值电压为2.4 V,亚阈值摆幅为61 mV dec^-1,跨导为8.4 mS。此外,通过升高薄膜沉积温度,晶体管阈值电压会进一步下降,循环测试下器件的性能更加稳定,但是会导致关态电流增加。（... 

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【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 电解质栅控薄膜晶体管简介
        1.2.1 电解质栅控薄膜晶体管的工作原理
        1.2.2 电解质栅控薄膜晶体管的性能参数
    1.3 电解质栅控薄膜晶体管的研究现状
        1.3.1 EGTs中的沟道层材料
        1.3.2 EGTs中的栅介质材料
    1.4 本论文主要研究内容和章节安排
2 样品的制备与表征方法
    2.1 晶体管源漏电极的图形化工艺
        2.1.1 光刻与刻蚀技术
        2.1.2 源漏电极的图形化工艺流程
    2.2 磁控溅射技术
        2.2.1 磁控溅射原理
        2.2.2 磁控溅射设备简介
    2.3 有源层薄膜表征技术
        2.3.1 X射线光电子能谱(XPS)
        2.3.2 X射线衍射(XRD)
        2.3.3 原子力显微镜(AFM)
    2.4 晶体管器件的电学特性表征设备
        2.4.1 半导体器件参数分析仪
        2.4.2 手动探针台
    2.5 本章小结
3 聚电解质栅控氧化锌薄膜晶体管
    3.1 氧化锌双电层薄膜晶体管的制备
    3.2 氧化锌薄膜的表征与分析
        3.2.1 ZnO薄膜的X射线衍射(XRD)测定
        3.2.2 ZnO薄膜的原子力显微镜(AFM)分析
    3.3 氧化锌双电层薄膜晶体管电学性能分析
        3.3.1 ZnO双电层薄膜晶体管的工作原理
        3.3.2 有源层厚度对ZnO双电层薄膜晶体管性能的影响
        3.3.3 氧氩流量比对ZnO双电层薄膜晶体管性能的影响
        3.3.4 沉积温度对ZnO双电层薄膜晶体管性能的影响
        3.3.5 ZnO双电层薄膜晶体管的循环测试分析
    3.4 本章小结
4 聚电解质栅控三氧化钨薄膜晶体管
    4.1 三氧化钨电化学薄膜晶体管的制备
    4.2 三氧化钨薄膜的表征与分析
        4.2.1 WO_3 薄膜的X射线光电子能谱(XPS)分析
        4.2.2 WO_3 薄膜的X射线衍射(XRD)测定
        4.2.3 WO_3 薄膜的原子力显微镜(AFM)分析
    4.3 三氧化钨电化学薄膜晶体管电致变色性能分析
    4.4 三氧化钨电化学薄膜晶体管电学性能分析
        4.4.1 氧氩流量比对多晶WO_3电化学薄膜晶体管性能的影响
        4.4.2 聚电解质中Li~+含量对多晶WO_3电化学薄膜晶体管性能的影响..
        4.4.3 非晶WO_3电化学薄膜晶体管电学性能测试
        4.4.4 源漏电场下Li~+对WO_3沟道层的电导调制特性研究
    4.5 本章小结
5 基于聚电解质栅控三氧化钨晶体管的人工突触研究
    5.1 兴奋性突触后电流的模拟与调控
    5.2 突触可塑性的模拟与调控
        5.2.1 短期突触可塑性的模拟与调控
        5.2.2 长期突触可塑性的模拟与调控
    5.3 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢



本文编号：3650151