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基于氧化铟锡的无结低电压薄膜晶体管

赵孔胜 轩瑞杰 韩笑 张耕铭

基于氧化铟锡的无结低电压薄膜晶体管

赵孔胜, 轩瑞杰, 韩笑, 张耕铭
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  • 在室温下制备了基于氧化铟锡(ITO)的底栅结构无结薄膜晶体管. 源漏电极和沟道层都是同样的ITO薄膜材料,没有形成传统的源极结和漏极结, 因而极大的简化了制备流程,降低了工艺成本.使用具有大电容的双电荷层SiO2作为栅介质, 发现当ITO沟道层的厚度降到约20 nm时, 器件的栅极电压可以很好的调控源漏电流. 这些无结薄膜晶体管具有良好的器件性能: 低工作电压(1.5 V), 小亚阈值摆幅(0.13 V/dec)、 高迁移率(21.56 cm2/V·s)和大开关电流比(1.3× 106). 这些器件即使直接在大气环境中放置4个月, 器件性能也没有明显恶化:亚阈值摆幅保持为0.13 V/dec,迁移率略微下降至18.99 cm2/V·s,开关电流比依然大于106.这种工作电压低、工艺简单、 性能稳定的无结低电压薄膜晶体管非常有希望应用于低能耗便携式电子产品以及新型传感器领域.
    • 基金项目: 国家重点基础研究发展计划(973计划)(批准号: 2007CB310500) 和国家自然科学基金(批准号: 10874042)资助的课题.
    [1]

    Lee C W, Afzalian A, Akhavan N D, Yan R, Ferain I, Colinge J P 2009 Appl. Phys. Lett. 94 053511

    [2]

    Colinge J P, Lee C W, Afzalian A, Akhavan N D, Yan R, Ferain I, Razavi P, O'Neill B, Blake A, White M, Kelleher A M, McCarthy B, Murphy R 2010 Nat. Nanotechnol. 5 225

    [3]

    Lee C W, Nazarov A N, Ferain I, Akhavan N D, Yan R, Razavi P, Yu R, Doria R T, Colinge J P 2010 Appl. Phys. Lett. 96 102106

    [4]

    Akhavan N D, Ferain I, Razavi P, Yu R, Colinge J P 2011 Appl. Phys. Lett. 98 103510

    [5]

    Xu T N, Wu H Z, Zhang Y Y, Wang X, Zhu X M, Yuan Z J 2010 Acta Phys. Sin. 59 5018 (in Chinese) [徐天宁,吴惠桢, 张莹莹, 王雄, 朱夏明, 原子健 2010 物理学报 59 5018]

    [6]

    Wang X, Cai X K, Yuan Z J, Zhu X M, Qiu D J, Wu H Z 2011 Acta Phys. Sin. 60 037305 (in Chinese) [王雄, 才玺坤, 原子健, 朱夏明, 邱东江, 吴惠桢 2011物理学报 60 037305]

    [7]

    Granqvist C G, Hultaker A 2002 Thin Solid Films 411 1

    [8]

    Cho J H, Lee J, Xia Y, Kim B, He Y Y, Renn M J, Lodge T P, Frisbie C D 2008 Nature Mater. 7 900

    [9]

    Cho J H, Lee J, He Y Y, Kim B, Lodge T P, Frisbie C D 2008 Adv. Mater. 20 686

    [10]

    Sun J , Wan Q, Lu A X, Jiang J 2009 Appl. Phys. Lett. 95 222108

    [11]

    Jiang J, Wan Q, Sun J, Lu A X 2009 Appl. Phys. Lett. 95 152114

    [12]

    Lu A X, Sun J, Jiang J, Wan Q 2010 Appl. Phys. Lett. 90 043114

    [13]

    Jiang J, Sun J, Zhou B, Lu A X, Wan Q 2010 Appl. Phys. Lett. 97 052104

    [14]

    Gorrn P, Holzer P, Riedl T, Kowalsky W, Wang J, Weimann T, Hinze P, Kipp S 2007 Appl. Phys. Lett. 90 063502

    [15]

    Cross R B M, Souza M M D 2006 Appl. Phys. Lett. 89 263513

    [16]

    Suresh A, Muth J F 2008 Appl. Phys. Lett. 92 033502

    [17]

    Vygranenko Y, Wang K, Nathan A 2007 Appl. Phys. Lett. 91 263508

    [18]

    Jeong J K, Yang H W, Jeong J H, Mo Y G, Kim H D 2008 Appl. Phys. Lett. 93 123508

    [19]

    Sun J, Jiang J, Dou W, Zhou B, and Wan Q 2011 IEEE Electron Device Lett. 32 910

  • [1]

    Lee C W, Afzalian A, Akhavan N D, Yan R, Ferain I, Colinge J P 2009 Appl. Phys. Lett. 94 053511

    [2]

    Colinge J P, Lee C W, Afzalian A, Akhavan N D, Yan R, Ferain I, Razavi P, O'Neill B, Blake A, White M, Kelleher A M, McCarthy B, Murphy R 2010 Nat. Nanotechnol. 5 225

    [3]

    Lee C W, Nazarov A N, Ferain I, Akhavan N D, Yan R, Razavi P, Yu R, Doria R T, Colinge J P 2010 Appl. Phys. Lett. 96 102106

    [4]

    Akhavan N D, Ferain I, Razavi P, Yu R, Colinge J P 2011 Appl. Phys. Lett. 98 103510

    [5]

    Xu T N, Wu H Z, Zhang Y Y, Wang X, Zhu X M, Yuan Z J 2010 Acta Phys. Sin. 59 5018 (in Chinese) [徐天宁,吴惠桢, 张莹莹, 王雄, 朱夏明, 原子健 2010 物理学报 59 5018]

    [6]

    Wang X, Cai X K, Yuan Z J, Zhu X M, Qiu D J, Wu H Z 2011 Acta Phys. Sin. 60 037305 (in Chinese) [王雄, 才玺坤, 原子健, 朱夏明, 邱东江, 吴惠桢 2011物理学报 60 037305]

    [7]

    Granqvist C G, Hultaker A 2002 Thin Solid Films 411 1

    [8]

    Cho J H, Lee J, Xia Y, Kim B, He Y Y, Renn M J, Lodge T P, Frisbie C D 2008 Nature Mater. 7 900

    [9]

    Cho J H, Lee J, He Y Y, Kim B, Lodge T P, Frisbie C D 2008 Adv. Mater. 20 686

    [10]

    Sun J , Wan Q, Lu A X, Jiang J 2009 Appl. Phys. Lett. 95 222108

    [11]

    Jiang J, Wan Q, Sun J, Lu A X 2009 Appl. Phys. Lett. 95 152114

    [12]

    Lu A X, Sun J, Jiang J, Wan Q 2010 Appl. Phys. Lett. 90 043114

    [13]

    Jiang J, Sun J, Zhou B, Lu A X, Wan Q 2010 Appl. Phys. Lett. 97 052104

    [14]

    Gorrn P, Holzer P, Riedl T, Kowalsky W, Wang J, Weimann T, Hinze P, Kipp S 2007 Appl. Phys. Lett. 90 063502

    [15]

    Cross R B M, Souza M M D 2006 Appl. Phys. Lett. 89 263513

    [16]

    Suresh A, Muth J F 2008 Appl. Phys. Lett. 92 033502

    [17]

    Vygranenko Y, Wang K, Nathan A 2007 Appl. Phys. Lett. 91 263508

    [18]

    Jeong J K, Yang H W, Jeong J H, Mo Y G, Kim H D 2008 Appl. Phys. Lett. 93 123508

    [19]

    Sun J, Jiang J, Dou W, Zhou B, and Wan Q 2011 IEEE Electron Device Lett. 32 910

  • [1] 张耕铭, 郭立强, 赵孔胜, 颜钟惠. 氧对IZO低压无结薄膜晶体管稳定性的影响. 物理学报, 2013, 62(13): 137201. doi: 10.7498/aps.62.137201
    [2] 黎栋栋, 周武. 二维原子晶体的低电压扫描透射电子显微学研究. 物理学报, 2017, 66(21): 217303. doi: 10.7498/aps.66.217303
    [3] 王雄, 才玺坤, 原子健, 朱夏明, 邱东江, 吴惠桢. 氧化锌锡薄膜晶体管的研究. 物理学报, 2011, 60(3): 037305. doi: 10.7498/aps.60.037305
    [4] 王静, 刘远, 刘玉荣, 吴为敬, 罗心月, 刘凯, 李斌, 恩云飞. 铟锌氧化物薄膜晶体管局域态分布的提取方法. 物理学报, 2016, 65(12): 128501. doi: 10.7498/aps.65.128501
    [5] 邵龑, 丁士进. 氢元素对铟镓锌氧化物薄膜晶体管性能的影响. 物理学报, 2018, 67(9): 098502. doi: 10.7498/aps.67.20180074
    [6] 王春华, 徐浩, 万钊, 胡燕. 基于金属氧化物半导体晶体管Colpitts混沌振荡电路及其同步研究. 物理学报, 2013, 62(20): 208401. doi: 10.7498/aps.62.208401
    [7] 强蕾, 姚若河. 非晶硅薄膜晶体管沟道中阈值电压及温度的分布. 物理学报, 2012, 61(8): 087303. doi: 10.7498/aps.61.087303
    [8] 覃婷, 黄生祥, 廖聪维, 于天宝, 罗衡, 刘胜, 邓联文. 铟镓锌氧薄膜晶体管的悬浮栅效应研究. 物理学报, 2018, 67(4): 047302. doi: 10.7498/aps.67.20172325
    [9] 徐华, 兰林锋, 李民, 罗东向, 肖鹏, 林振国, 宁洪龙, 彭俊彪. 源漏电极的制备对氧化物薄膜晶体管性能的影响. 物理学报, 2014, 63(3): 038501. doi: 10.7498/aps.63.038501
    [10] 兰林锋, 张鹏, 彭俊彪. 氧化物薄膜晶体管研究进展. 物理学报, 2016, 65(12): 128504. doi: 10.7498/aps.65.128504
    [11] 宁洪龙, 胡诗犇, 朱峰, 姚日晖, 徐苗, 邹建华, 陶洪, 徐瑞霞, 徐华, 王磊, 兰林锋, 彭俊彪. 铜-钼源漏电极对非晶氧化铟镓锌薄膜晶体管性能的改善. 物理学报, 2015, 64(12): 126103. doi: 10.7498/aps.64.126103
    [12] 刘远, 吴为敬, 李斌, 恩云飞, 王磊, 刘玉荣. 非晶铟锌氧化物薄膜晶体管的低频噪声特性与分析. 物理学报, 2014, 63(9): 098503. doi: 10.7498/aps.63.098503
    [13] 高娅娜, 李喜峰, 张建华. 溶胶凝胶法制备高性能锆铝氧化物作为绝缘层的薄膜晶体管. 物理学报, 2014, 63(11): 118502. doi: 10.7498/aps.63.118502
    [14] 李帅帅, 梁朝旭, 王雪霞, 李延辉, 宋淑梅, 辛艳青, 杨田林. 高迁移率非晶铟镓锌氧化物薄膜晶体管的制备与特性研究. 物理学报, 2013, 62(7): 077302. doi: 10.7498/aps.62.077302
    [15] 吴惠桢, 张莹莹, 王雄, 朱夏明, 原子健, 徐天宁. In2O3 透明薄膜晶体管的制备及其电学性能的研究. 物理学报, 2010, 59(7): 5018-5022. doi: 10.7498/aps.59.5018
    [16] 陈晓雪, 姚若河. 基于表面势的氢化非晶硅薄膜晶体管直流特性研究. 物理学报, 2012, 61(23): 237104. doi: 10.7498/aps.61.237104
    [17] 吴萍, 张杰, 李喜峰, 陈凌翔, 汪雷, 吕建国. 室温生长ZnO薄膜晶体管的紫外响应特性. 物理学报, 2013, 62(1): 018101. doi: 10.7498/aps.62.018101
    [18] 李喜峰, 信恩龙, 石继锋, 陈龙龙, 李春亚, 张建华. 低温透明非晶IGZO薄膜晶体管的光照稳定性. 物理学报, 2013, 62(10): 108503. doi: 10.7498/aps.62.108503
    [19] 刘远, 何红宇, 陈荣盛, 李斌, 恩云飞, 陈义强. 氢化非晶硅薄膜晶体管的低频噪声特性. 物理学报, 2017, 66(23): 237101. doi: 10.7498/aps.66.237101
    [20] 梁定康, 陈义豪, 徐威, 吉新村, 童祎, 吴国栋. 基于蛋清栅介质的超低压双电层薄膜晶体管. 物理学报, 2018, 67(23): 237302. doi: 10.7498/aps.67.20181539
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出版历程
  • 收稿日期:  2012-01-05
  • 修回日期:  2012-04-06

基于氧化铟锡的无结低电压薄膜晶体管

  • 1. 湖南大学微纳光电子器件教育部重点实验室,长沙 410082
    基金项目: 

    国家重点基础研究发展计划(973计划)(批准号: 2007CB310500) 和国家自然科学基金(批准号: 10874042)资助的课题.

摘要: 在室温下制备了基于氧化铟锡(ITO)的底栅结构无结薄膜晶体管. 源漏电极和沟道层都是同样的ITO薄膜材料,没有形成传统的源极结和漏极结, 因而极大的简化了制备流程,降低了工艺成本.使用具有大电容的双电荷层SiO2作为栅介质, 发现当ITO沟道层的厚度降到约20 nm时, 器件的栅极电压可以很好的调控源漏电流. 这些无结薄膜晶体管具有良好的器件性能: 低工作电压(1.5 V), 小亚阈值摆幅(0.13 V/dec)、 高迁移率(21.56 cm2/V·s)和大开关电流比(1.3× 106). 这些器件即使直接在大气环境中放置4个月, 器件性能也没有明显恶化:亚阈值摆幅保持为0.13 V/dec,迁移率略微下降至18.99 cm2/V·s,开关电流比依然大于106.这种工作电压低、工艺简单、 性能稳定的无结低电压薄膜晶体管非常有希望应用于低能耗便携式电子产品以及新型传感器领域.

English Abstract

参考文献 (19)

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