溶液法制备IGZO-TFT器件的性能优化与工艺探索

发布时间：2018-03-06 11:20

本文选题：IGZO-TFT　切入点：溶液法　出处：《深圳大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：非晶IGZO-TFT由于具有高的载流子迁移率、良好的光透明性以及优异的均匀性等优势,吸引了国内外广泛的研究与探索,并有可能取代传统的非晶硅TFT成为下一代平板显示技术的主流。目前IGZO-TFT主要采用昂贵的真空工艺进行制备,如磁控溅射、脉冲激光沉积、原子层沉积等。近年来,由于具有低成本以及大面积制备等优势,溶液法制备IGZO-TFT成为研究热点。本论文对溶液法制备IGZO-TFT进行了系统的研究。第一,我们以溶液法制备的Al_2O_3为介质层,初步实现全溶液法IGZO-TFT的制备。与SiO2相比,Al_2O_3具有较高的介电常数(~9.5),可以降低TFT器件的工作电压。我们采用溶液法制Al_2O_3绝缘层,并将其应用到IGZO-TFT中。其中,IGZO有源层比例为In:Ga:Zn=0.42:0.25:1,其比例是参考了课题组前期的实验参数。我们成功制备出Al_2O_3绝缘层的IGZO-TFT,其器件的性能参数为Vth=0.93 V,Ion/off=1.04×103,μ=1cm2v-1s-1,S=0.51 V/Dec。第二,我们研究了不同原子比对IGZO-TFT性能的影响。IGZO与In2O3相比,IGZO薄膜平滑粗糙度小、表面缺陷态密度小从而对载流子的散射作用小,能够制备出性能优异的TFT器件。本论文IGZO-TFT,得到比例为In:Ga:Zn=4.67:1:1,的器件性能最优,其器件的性能参数为Vth=0.23 V,Ion/off=7.2×105,μ=9.1 cm2v-1s-1,S=0.22V/Dec。在720 s的+2 V偏压下,In2O3-TFT器件阈值电压漂移了4.07 V,IGZO-TFT(In:Ga:Zn=4.67:1:1)器件阈值电压漂移了0.49 V。我们发现优化后的IGZO-TFT比In2O3-TFT有更好的偏压稳定性。第三,我们探讨了后退火温度对IGZO-TFT性能的影响。随着退火温度的增加,IGZO有源层中间隙氧Oi等受主缺陷减少,导电沟道处的表面缺陷态密度减少,导电沟道处的载流子受到的散射与俘获的作用小,能得到性能较为优异的TFT器件。TFT器件的性能随退火温度的升高得到改善,其中300℃退火的器件性能最优,其性能参数为Vth=0.26 V,Ion/off=2.3×105,μ=9.92 cm2v-1s-1,S=0.3 V/Dec。另外,我们对有源层图形化进行了初步的探索,从而减小了器件的漏电流。
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【学位授予单位】：深圳大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TN873;TN321.5

【参考文献】