搜索

x

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

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

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

李帅帅, 梁朝旭, 王雪霞, 李延辉, 宋淑梅, 辛艳青, 杨田林
PDF
导出引用
  • 由于铟镓锌氧化物(IGZO) 薄膜具有高迁移率和高透过率的特点, 它作为有源层被广泛的应用于薄膜晶体管(TFT). 本文利用磁控溅射方法制备了TFT的有源层IGZO和源漏电极, 用简单低成本的掩膜法控制沟道的尺寸, 制备了具有高迁移率、底栅结构的n型非晶铟镓锌氧化物薄膜晶体管 (IGZO-TFT). 利用X 射线衍射仪(XRD) 和紫外可见光分光光度计分别测试了IGZO薄膜的衍射图谱和透过率图谱, 研究了IGZO薄膜的结构和光学特性. 通过测试IGZO-TFT的输出特性和转移特性曲线, 讨论了IGZO有源层厚度对IGZO-TFT特性的影响. 制备的IGZO-TFT器件的场效应迁移率高达15.6 cm2·V-1·s-1, 开关比高于107.
    • 基金项目: 山东省自然科学基金(批准号: ZR2009AM020)和山东大学自主创新基金 (批准号: 2011ZRXT002, 2011ZRYQ010) 资助的课题.
    [1]

    Liu Y R, Wang Z X, Yu J L, Xu H H 2009 Acta Phys. Sin. 58 8566 (in Chinese) [刘玉荣, 王智欣, 虞佳乐, 徐海红 2009 物理学报 58 8556]

    [2]

    Yuan G C, Xu Z, Zhao S L, Zhang F J, Jiang W W, Huang J Z, Song D D, Zhu H N, Huang J Y, Xu S R 2008 Acta Phys. Sin. 57 5911 (in Chinese) [袁广才, 徐征, 赵谡玲, 张福俊, 姜薇薇, 黄金昭, 宋丹丹, 朱海娜, 黄金英, 徐叙瑢 2008 物理学报 57 5911]

    [3]

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

    [4]

    Zhang L, Li J, Zhang X W, Jiang X Y, Zhang Z L 2009 Appl. Phys. Lett. 95 072112

    [5]

    Dehuff N L, Kettenring E S, Hong D, Chiang H Q, Wager J F 2005 J. Appl. Phys. 97 064505

    [6]

    Yabuta H, Sano M, Abe K, Aiba T, Den T, Kumomi H, Nomura K, Kamiya T, Hosono H 2006 Appl. Phys. Lett. 89 112123

    [7]

    Chiang H Q, Wager J F, Hoffman R L, Jeong J, Keszler D A 2005 Appl. Phys. Lett. 86 013503

    [8]

    Kamiya T, Nomura K, Hosono H 2010 Sci. Technol. Adv. Mater. 11 044305

    [9]

    Wang X, Cai X K, Yan 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]

    [10]

    Nomura K, Ohta H, Takagi A, Kamiya T, Hirano M, Hosono H 2004 Nature 432 488

    [11]

    Barquinha P, Pimentel A, Marques A, Pereira L, Martins R, Fortunato E 2006 Journal of Non-Crystalline Solids 352 1749

    [12]

    Wang Y, Sun X W, Goh G K L, Demir H V, Yu H Y 2011 IEEE Trans. Electron Device 58 480

    [13]

    Li C S, Li Y N, Wu Y L, Ong B S, Loutfy R O 2009 J. Mater. Chem. 19 1626

    [14]

    Martin S, Chiang C S, Nahm J Y, Li T, Kanicki J, Ugai Y 2001 Jpn. J. Appl. Phys. 40 530

    [15]

    Greve D W 1998 Field Effect Devices and Applications: Devices for Portable Low Power, and Imaging Systems (1st Edn.) (Englewood Cliffs NJ: Prentice-Hall ) p287288

    [16]

    Chiang H Q 2007 Ph. D. Dissertation (Corvallis: Oregon State University)

  • [1]

    Liu Y R, Wang Z X, Yu J L, Xu H H 2009 Acta Phys. Sin. 58 8566 (in Chinese) [刘玉荣, 王智欣, 虞佳乐, 徐海红 2009 物理学报 58 8556]

    [2]

    Yuan G C, Xu Z, Zhao S L, Zhang F J, Jiang W W, Huang J Z, Song D D, Zhu H N, Huang J Y, Xu S R 2008 Acta Phys. Sin. 57 5911 (in Chinese) [袁广才, 徐征, 赵谡玲, 张福俊, 姜薇薇, 黄金昭, 宋丹丹, 朱海娜, 黄金英, 徐叙瑢 2008 物理学报 57 5911]

    [3]

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

    [4]

    Zhang L, Li J, Zhang X W, Jiang X Y, Zhang Z L 2009 Appl. Phys. Lett. 95 072112

    [5]

    Dehuff N L, Kettenring E S, Hong D, Chiang H Q, Wager J F 2005 J. Appl. Phys. 97 064505

    [6]

    Yabuta H, Sano M, Abe K, Aiba T, Den T, Kumomi H, Nomura K, Kamiya T, Hosono H 2006 Appl. Phys. Lett. 89 112123

    [7]

    Chiang H Q, Wager J F, Hoffman R L, Jeong J, Keszler D A 2005 Appl. Phys. Lett. 86 013503

    [8]

    Kamiya T, Nomura K, Hosono H 2010 Sci. Technol. Adv. Mater. 11 044305

    [9]

    Wang X, Cai X K, Yan 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]

    [10]

    Nomura K, Ohta H, Takagi A, Kamiya T, Hirano M, Hosono H 2004 Nature 432 488

    [11]

    Barquinha P, Pimentel A, Marques A, Pereira L, Martins R, Fortunato E 2006 Journal of Non-Crystalline Solids 352 1749

    [12]

    Wang Y, Sun X W, Goh G K L, Demir H V, Yu H Y 2011 IEEE Trans. Electron Device 58 480

    [13]

    Li C S, Li Y N, Wu Y L, Ong B S, Loutfy R O 2009 J. Mater. Chem. 19 1626

    [14]

    Martin S, Chiang C S, Nahm J Y, Li T, Kanicki J, Ugai Y 2001 Jpn. J. Appl. Phys. 40 530

    [15]

    Greve D W 1998 Field Effect Devices and Applications: Devices for Portable Low Power, and Imaging Systems (1st Edn.) (Englewood Cliffs NJ: Prentice-Hall ) p287288

    [16]

    Chiang H Q 2007 Ph. D. Dissertation (Corvallis: Oregon State University)

  • [1] 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
    [2] 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
    [3] 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
    [4] 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
    [5] 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
    [6] 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
    [7] 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
    [8] 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
    [9] 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
    [10] 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 . 物理学报, 2012, 61(19): 197201. doi: 10.7498/aps.61.197201
    [11] 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
    [12] 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
    [13] 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
    [14] 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
    [15] 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
    [16] 朱乐永, 高娅娜, 张建华, 李喜峰. 溶胶凝胶法制备以HfO2为绝缘层和ZITO为有源层的高迁移率薄膜晶体管. 物理学报, 2015, 64(16): 168501. doi: 10.7498/aps.64.168501
    [17] 郭宁, 周舟, 倪牮, 蔡宏琨, 张建军, 孙艳艳, 李娟. 基于二维有机无机杂化钙钛矿的薄膜晶体管. 物理学报, 2020, 69(19): 198102. doi: 10.7498/aps.69.20200701
    [18] 徐飘荣, 强蕾, 姚若河. 一个非晶InGaZnO薄膜晶体管线性区陷阱态的提取方法. 物理学报, 2015, 64(13): 137101. doi: 10.7498/aps.64.137101
    [19] 赵淑云, 吴春亚, 刘召军, 李学冬, 王 中, 孟志国, 熊绍珍, 张 芳. 大尺寸化学Ni源金属诱导晶化多晶硅的研究. 物理学报, 2006, 55(11): 6095-6100. doi: 10.7498/aps.55.6095
    [20] 刘贤哲, 张旭, 陶洪, 黄健朗, 黄江夏, 陈艺涛, 袁炜健, 姚日晖, 宁洪龙, 彭俊彪. 溶胶-凝胶法制备氧化锡基薄膜的研究进展. 物理学报, 2020, (): . doi: 10.7498/aps.69.20200653
  • 引用本文:
    Citation:
计量
  • 文章访问数:  1803
  • PDF下载量:  1168
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2012-11-01
  • 修回日期:  2012-11-29
  • 刊出日期:  2013-04-05

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

  • 1. 山东大学(威海)空间科学与物理学院, 威海 264209
    基金项目: 

    山东省自然科学基金(批准号: ZR2009AM020)和山东大学自主创新基金 (批准号: 2011ZRXT002, 2011ZRYQ010) 资助的课题.

摘要: 由于铟镓锌氧化物(IGZO) 薄膜具有高迁移率和高透过率的特点, 它作为有源层被广泛的应用于薄膜晶体管(TFT). 本文利用磁控溅射方法制备了TFT的有源层IGZO和源漏电极, 用简单低成本的掩膜法控制沟道的尺寸, 制备了具有高迁移率、底栅结构的n型非晶铟镓锌氧化物薄膜晶体管 (IGZO-TFT). 利用X 射线衍射仪(XRD) 和紫外可见光分光光度计分别测试了IGZO薄膜的衍射图谱和透过率图谱, 研究了IGZO薄膜的结构和光学特性. 通过测试IGZO-TFT的输出特性和转移特性曲线, 讨论了IGZO有源层厚度对IGZO-TFT特性的影响. 制备的IGZO-TFT器件的场效应迁移率高达15.6 cm2·V-1·s-1, 开关比高于107.

English Abstract

参考文献 (16)

目录

    /

    返回文章
    返回