论文部分内容阅读
薄膜晶体管作为像素开关被广泛应用于液晶显示器、有机发光二极管及电子纸等平板显示和柔性显示中。由于显示器在视角、响应速度、屏幕尺寸、对比度及功耗等方面的要求逐渐提高,对薄膜晶体管的要求也更高了。近7年来,ITZOTFT凭借迁移率高、亚阈值摆幅小等优点成为研究的热点,并被期待在显示领域成为核心元件,但目前国内对ITZO TFT的研究报道较少,制备工艺及工艺参数还在探索中。射频磁控溅射技术制备的薄膜均匀、重复性好,还没有发现用该技术系统研究ITZO TFT’性能的相关报道。本文采用此技术在室温下硅衬底上制备以ITZO为有源层的TFT,研究了工艺参数及有源层厚度对器件电学性能和稳定性的影响,其中,ITZO靶的靶材比例为IN2O3:SnO2:ZnO=88:10:2 wt%。(1)研究了溅射功率对ITZO TFT电学性能的影响,功率变化范围为50-80W。实验结果表明：功率太低时,不利于ITZO TFT电流开关比的提高；而功率太高则会造成TFT的关电流太大,器件失效。当溅射功率为60 W时,ITZO TFT的关电流值最小为10-10A、电流开关比为105。(2)在压强分别为0.4、0.6、0.8、1.0 Pa时制备了ITZO TFT,研究溅射气压对器件性能的影响。随着气压的增大,ITZO TFT的迁移率逐渐降低、负向阈值电压先减小后增大,这是由载流子浓度和界面缺陷密度两方面因素共同决定的。0.6 Pa是制备ITZO TFT较为理想的沉积气压。(3)采用氧分压分别为12%、17%、19%制备了ITZO TFT。随着氧分压的增大,TFT的阈值电压由负值变为正值、迁移率先增大后减小。当氧分压为17%时,器件的综合电学特性最好：迁移率大小为6.28 cm2／Vs、电流开关比高于105、亚阈值摆幅仅为0.60 V/decade.(4)研究了ITZO TFT的电学性能在不同厚度有源层影响下的变化规律。采用最优的工艺参数：溅射功率60 W、溅射气压0.6 Pa、氧分压17%,ITZO厚度分别为16、25、36、45、55 nm。随着厚度的增加,TFT的迁移率先上升后下降,而阈值电压呈现出相反的变化趋势；除有源层厚度为16 nm的TFT外,其它厚度对应TFT的电流开关比均高于105、亚阈值摆幅都在0.8 V/decade以下。(5)对器件的稳定性做了初步研究,研究对象是不同有源层厚度的ITZOTFT,条件是在大气氛围中静置20天。通过测试电学特性发现：有源层为16 nm的器件输出特性最差；36 nm对应的器件阈值电压漂移达到12.51 V；而55 nm的ITZO TFT阈值电压漂移只有1.07 V,稳定性较好。将ITZO TFT在60℃空气氛围中加热360 s后发现：有源层厚度为45、55 nm的ITZO TFT的迁移率提高了3倍多,几乎达到初始水平；阈值电压略有增大；亚阈值摆幅变化不大,均在0.8 V/decade以下。由此得出：增加有源层厚度可以削弱空气和水分对TFT造成的侵蚀、提高器件在空气中的稳定性；加热可以有效地抑制空气对器件造成的不良影响同时提升TFT在阈值电压方面的性能。