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最近几年,一种被称为无结晶体管的新型场效应晶体管受到了广泛关注。由于无需在源漏极和沟道之间形成结,器件结构得到大大简化,从而降低了制备难度并减小了工艺成本。这种无需形成源结和漏结的新型场效应晶体管结构,在未来的逻辑电路和存储电路的应用中都极具前景。氧化物半导体由于具有高迁移率、透明性和制备简单的特点,在薄膜晶体管方面的应用一直备受关注。其中氧化铟锡(ITO)材料,由于其透明导电性,以及易于沉积成为薄膜,已经被广泛研究。在本文中,我们在室温下制备了基于ITO的底栅结构无结全透明薄膜晶体管。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。该器件以ITO导电玻璃为衬底,无需额外沉积栅极。首先,我们以硅烷和氧气为反应气体,通过等离子增强化学气相沉积方法沉积2μm厚的双电荷层SiO2薄膜,作为栅介质。然后,在双电荷层SiO2薄膜上通过射频磁控溅射沉积了不同厚度的ITO薄膜(厚度分别为20nm,40nm,80nm)作为无结晶体管的源漏电极和沟道层。我们采用ITO靶材(质量分数为90%的In2O3和10%的SnO2),并利用镍掩膜板使ITO形成150μm×1000μm的矩形图案。整个实验过程都是在室温下完成的。我们在室温黑暗环境下通过Keithley4200半导体参数分析仪测试了器件的电学特性。我们发现当ITO沟道层的厚度降到约20nm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(1.5V),小亚阈值摆幅(0.13V/dec),高迁移率(21.56cm2/Vs)和大开关电流比(1.3×106)。即使直接在大气环境中经过4个月的老化,这些器件的性能也没有明显恶化:亚阈值摆幅保持为0.13V/dec,迁移率略微下降至18.99cm2/Vs,开关电流比依然大于106。在可见光范围内(波长为400-700nm),器件的平均透射率约为79%,实现了全透明。这种工作电压低、工艺简单、性能稳定的无结全透明低电压薄膜晶体管非常有希望应用于新型传感器,低能耗便携式电子产品以及透明电子学领域。