双极性和p型SnO薄膜晶体管及其导电机理的研究
发布时间：2021-03-03 03:32
氧化物半导体薄膜晶体管（thin film transistor,简称TFT）载流子迁移率高（～1-100 cm2V-1s-1）,可见光区透明性好,沉积温度低、因此可以在柔性衬底上制备,可大面积均匀成膜（如溅射、溶液法等）,工艺成本低,在平板显示器、可穿戴电子、物联网等方面有着巨大的应用价值。相对于n型氧化物TFT已经商业化,p型氧化物TFT的进展却非常缓慢,通过栅压调控既可以p型导电又可以n型导电的双极性晶体管则更为罕见。p型氧化物及双极性氧化物的匮乏导致基于氧化物半导体的互补CMOS电路的发展受到严重限制。高性能p型及双极性氧化物一直是氧化物半导体领域的一大挑战。氧化物p型导电困难有两个重要原因,一是大部分氧化物半导体的价带顶通常是由各向异性的局域化的O 2p轨道组成,导致空穴迁移率较低;二是通常氧化物半导体中的失主氧空位缺陷非常普遍,而受主金属原子缺陷形成能高、数量少,因此大部分氧化物半导体电子浓度较高而空穴浓度低。SnO具有比较特殊的能带结构,它的价带顶是由Sn5s轨道（占主导地位）和O2p轨道杂化而成,空间各向同性、离域性强的5s轨道使SnO可以实现较高的空穴迁移率;而且,S...
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１?（ａ）?ＳｎＯ电子结构示意图，（ｂ）?Ｃｕ２〇电子结构示意图［６］
山东大学硕士学位论文??响。乂＾的形成能比较低，在ＳｎＯ中比较容易形成，且ＶＳｎ缺陷产生空穴载流??子，这也是ＳｎＯ是ｐ型导电的原因之一［３２］。Ｓｎ５ｓ２轨道未参与成键的电子形成??了?Ｓｎ原子的孤对电子，近邻的Ｏ原子会对孤对电子产生库伦引力作用，导致??Ｓｎ２＋可转变为Ｓｎ３＋或Ｓｎ４＋，这一过程可以认为是Ｓｎ２＋捕获了空穴，并且与其形??成了弱键，增强了空穴的传导能力［５５］。近几年随着ＳｎＯ的研究，ｐ型ＳｎＯＴＦＴ??的性能得到了提升，下面介绍一下ＳｎＯ?ＴＦＴ的发展历程。??（ａ）?（ｂ）??Ｅｖａｃ—??ａ??图１－２?（ａ）ＳｎＯ晶体结构示意图［５４］，（１＞）?ＳｎＯ的能带结构示意图［６７］。??２００８年，Ｏｇｏ等人通过脉冲激光沉积的方法，在温度为５７５°Ｃ的条件下，??在ＹＳＺ衬底上外延生长ＳｎＯ薄膜，并首次制备出了?ｐ型ＳｎＯ?ＴＦＴ＿。室温??下，ＳｎＯ薄膜的Ｈａｌｌ迁移率为２．４?ｃｍＷ，ＳｎＯ?ＴＦＴ的场效应迁移率＂ＦＥ为??１．３?ｃｍＷ，开关比为１０２，阈值电压为４．８?Ｖ。图１－３给出了该ＳｎＯ?ＴＦＴ的输??出和转移特性曲线。??Ｊ?１?ｋ?＾?＊?＇?■?１?－４?－ｐ—－１—￣ｉ?＇?＊?１?ｉ?５?ｉ１?ｐ?－４??－２０?：?Ｖｇｓ?（Ｖ）?，、：??：１０?（ａ）?：?（ｂ）??１．１０：?：?■冬??。：，８＾?ＵＤＳ＝?２Ｖ?－Ｖｐ?８??－１０?－５?〇?－１５?－１０?－５?０?５?１０?１５??Ｖｄｓ（Ｖ）?ＶＧｓ?（Ｖ）??图１－３首个ＳｎＯ?ＴＦＴ的输出特性曲线（ａ）与转移特性曲线（ｂ）［３（）］。??６??
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【参考文献】：
博士论文
[1]SnOx薄膜晶体管和基于氧化物半导体的CMOS集成电路研究[D]. 李云鹏.山东大学 2019
[2]一氧化锡薄膜晶体管与类CMOS电子器件研究[D]. 罗浩.中国科学院宁波材料技术与工程研究所 2016
本文编号：3060513
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１?（ａ）?ＳｎＯ电子结构示意图，（ｂ）?Ｃｕ２〇电子结构示意图［６］
山东大学硕士学位论文??响。乂＾的形成能比较低，在ＳｎＯ中比较容易形成，且ＶＳｎ缺陷产生空穴载流??子，这也是ＳｎＯ是ｐ型导电的原因之一［３２］。Ｓｎ５ｓ２轨道未参与成键的电子形成??了?Ｓｎ原子的孤对电子，近邻的Ｏ原子会对孤对电子产生库伦引力作用，导致??Ｓｎ２＋可转变为Ｓｎ３＋或Ｓｎ４＋，这一过程可以认为是Ｓｎ２＋捕获了空穴，并且与其形??成了弱键，增强了空穴的传导能力［５５］。近几年随着ＳｎＯ的研究，ｐ型ＳｎＯＴＦＴ??的性能得到了提升，下面介绍一下ＳｎＯ?ＴＦＴ的发展历程。??（ａ）?（ｂ）??Ｅｖａｃ—??ａ??图１－２?（ａ）ＳｎＯ晶体结构示意图［５４］，（１＞）?ＳｎＯ的能带结构示意图［６７］。??２００８年，Ｏｇｏ等人通过脉冲激光沉积的方法，在温度为５７５°Ｃ的条件下，??在ＹＳＺ衬底上外延生长ＳｎＯ薄膜，并首次制备出了?ｐ型ＳｎＯ?ＴＦＴ＿。室温??下，ＳｎＯ薄膜的Ｈａｌｌ迁移率为２．４?ｃｍＷ，ＳｎＯ?ＴＦＴ的场效应迁移率＂ＦＥ为??１．３?ｃｍＷ，开关比为１０２，阈值电压为４．８?Ｖ。图１－３给出了该ＳｎＯ?ＴＦＴ的输??出和转移特性曲线。??Ｊ?１?ｋ?＾?＊?＇?■?１?－４?－ｐ—－１—￣ｉ?＇?＊?１?ｉ?５?ｉ１?ｐ?－４??－２０?：?Ｖｇｓ?（Ｖ）?，、：??：１０?（ａ）?：?（ｂ）??１．１０：?：?■冬??。：，８＾?ＵＤＳ＝?２Ｖ?－Ｖｐ?８??－１０?－５?〇?－１５?－１０?－５?０?５?１０?１５??Ｖｄｓ（Ｖ）?ＶＧｓ?（Ｖ）??图１－３首个ＳｎＯ?ＴＦＴ的输出特性曲线（ａ）与转移特性曲线（ｂ）［３（）］。??６??
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【参考文献】：
博士论文
[1]SnOx薄膜晶体管和基于氧化物半导体的CMOS集成电路研究[D]. 李云鹏.山东大学 2019
[2]一氧化锡薄膜晶体管与类CMOS电子器件研究[D]. 罗浩.中国科学院宁波材料技术与工程研究所 2016
本文编号：3060513
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