基于喷墨打印的氧化镍TFT制备及性能研究

发布时间：2022-07-14 09:31

　　金属氧化物半导体薄膜晶体管（thin film transistors,TFTs）具有优异的电学性能、热稳定性和可见光区的高透光性。基于溶液法工艺的P型氧化物TFT在高性能、低成本的有机发光二极管和低功耗互补金属氧化物半导体电路（CMOS）等领域具有广泛应用前景。在众多薄膜沉积方法中,可大面积制备、直接图案化的喷墨打印技术是目前最具竞争力的工艺技术之一。本文采用喷墨打印技术制备P型NiOx-TFT的有源层,并对NiOx薄膜的形貌结构、光学特性以及TFT器件的电学性能进行表征。主要研究内容如下:研究墨水配置工艺,获取稳定的墨水体系以及成膜均匀性调控方法。调节压电陶瓷驱动电压实现墨水稳定喷射与成膜,通过调节基板温度以及墨水粘度实现对薄膜均匀性的有效控制。实验表明,基板温度的升高会增强向墨滴边缘运输的毛细流,从而加剧“咖啡环”现象的产生,调节墨水粘度可轻易地消除“咖啡环”效应。随着墨水粘度的增加,由于向边缘运输的毛细流被减弱,溶质的向外扩散被抑制,导致“咖啡环”逐渐消失并形成均匀的薄膜;而墨水粘度过高会导致“圆屋顶”型薄膜的生成。研究退火温度对NiOx薄膜的形貌、结构、化学组分、光学特性的影... 

【文章页数】：83 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
中文摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 薄膜晶体管简介
        1.2.1 薄膜晶体管发展历史
        1.2.2 薄膜晶体管的结构
        1.2.3 薄膜晶体管的工作原理及关键参数
    1.3 喷墨打印技术概述
        1.3.1 喷墨打印简介
        1.3.2 喷墨打印技术原理
        1.3.3 喷墨打印在平板显示中的应用与发展
    1.4 本课题的研究意义和内容
        1.4.1 本课题的研究意义
        1.4.2 本课题研究的主要内容
第二章 基于喷墨打印的氧化镍TFT器件结构与表征方法
    2.1 引言
    2.2 各功能层薄膜沉积方法
        2.2.1 原子层沉积制备绝缘层
        2.2.2 喷墨打印制备有源层
        2.2.3 真空蒸发镀膜制备源漏电极
    2.3 薄膜及器件的表征手段
        2.3.1 薄膜的厚度测量
        2.3.2 薄膜的结构分析
        2.3.3 薄膜的形貌观察
        2.3.4 薄膜的成分与元素价态分析
        2.3.5 薄膜的光学性能测量
        2.3.6 器件的电学性能测量
    2.4 本章小结
第三章 氧化镍薄膜的喷墨打印工艺优化
    3.1 引言
    3.2 氧化镍墨水配制
        3.2.1 墨水体系的确定
        3.2.2 墨水配制过程
        3.2.3 墨水粘度、表面张力测试
    3.3 喷墨打印制备氧化镍薄膜
        3.3.1 墨滴调制
        3.3.2 墨滴干燥
        3.3.3 实验过程
    3.4 喷墨打印工艺优化
        3.4.1 打印衬底温度对氧化镍薄膜均匀性的影响
        3.4.2 墨水粘度对氧化镍薄膜均匀性的影响
    3.5 喷墨打印墨滴成膜过程的有限元仿真
        3.5.1 仿真模型
        3.5.2 模拟过程与结果
    3.6 本章小结
第四章 基于喷墨打印的NiO_x-TFT器件制备与优化
    4.1 引言
    4.2 基于喷墨打印的NiO_x-TFT器件制备
    4.3 喷墨打印NiO_x有源层退火温度对器件性能影响的研究
        4.3.1 退火温度对NiO_x薄膜结构与表面形貌影响
        4.3.2 退火温度对NiO_x薄膜光学性能影响
        4.3.3 退火温度对NiO_x薄膜化学组分的影响
        4.3.4 退火温度对器件性能的影响
    4.4 绝缘层对器件性能影响的研究
        4.4.1 绝缘层表面形貌分析
        4.4.2 绝缘层漏电流测试
        4.4.3 不同绝缘层器件性能分析
    4.5 本章小结
第五章 掺杂NiO_x-TFT喷墨打印制备与性能研究
    5.1 引言
    5.2 喷墨打印Sn:NiO_x-TFT制备及性能研究
        5.2.1 Sn:NiO_x-TFT器件制备
        5.2.2 Sn:NiO_x薄膜的光学性能研究
        5.2.3 Sn:NiO_x薄膜的组成成分分析
        5.2.4 Sn:NiO_x-TFT器件性能分析
    5.3 喷墨打印Cu:NiO_x-TFT制备及性能研究
        5.3.1 Cu:NiO_x-TFT器件制备
        5.3.2 Cu掺杂比例对Cu:NiO_x薄膜形貌的影响
        5.3.3 Cu掺杂比例对Cu:NiO_x薄膜光学性能的影响
        5.3.4 Cu:NiO_x薄膜的组成成分分析
        5.3.5 Cu掺杂比例对Cu:NiO_x-TFT器件性能的影响
    5.4 本章小结
结论
参考文献
致谢
个人简介
攻读硕士期间的研究成果及发表的学术论文


【参考文献】：
期刊论文
[1]喷墨打印技术的研究及其在电子器件产品中的应用[J]. 侯倩,陈君.  科技创新与应用. 2016(04)
[2]喷墨打印有机电致发光显示屏的制作工艺及研究进展[J]. 刘会敏,郑华,许伟,彭俊彪.  中国材料进展. 2014(03)
[3]喷墨打印高精度图案研究进展[J]. 邝旻旻,王京霞,王利彬,宋延林.  化学学报. 2012(18)
[4]Inkjet printing for flexible electronics:Materials,processes and equipments[J]. YIN ZhouPing, HUANG YongAn, BU NingBin, WANG XiaoMei ＆ XIONG YouLun State Key Laboratory of Digital Manufacturing Equipment and Technology, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China.  Chinese Science Bulletin. 2010(30)
[5]喷墨印刷技术原理与发展综述[J]. 陈锦新.  印刷质量与标准化. 2008(10)

博士论文
[1]原子层沉积制备几种纳米薄膜、纳米复合结构及其在微电子和储能器件中的应用研究[D]. 曹燕强.南京大学 2016
[2]喷墨打印电致发光薄膜及器件制备方法的研究[D]. 刘会敏.华南理工大学 2016

硕士论文
[1]喷墨印刷制备有机场效应晶体管的研究[D]. 谢业磊.南京邮电大学 2015
[2]SnO2和NiO薄膜晶体管的研究[D]. 翟俊霞.河南大学 2014
[3]印制电子工艺及其在有机电子器件上的应用研究[D]. 张园.华东理工大学 2014
[4]多孔低k MSQ薄膜的制备及其性能研究[D]. 傅丹蓉.华中科技大学 2007



本文编号：3660873