【摘 要】
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随着科技日新月异的发展,人们在日常休闲娱乐中的视觉体验需求和在科研工作中数据图像可视化的要求逐渐在提高,这对电子产品如:手机、电视、电脑、车载显示等屏幕的分辨率、响应速度、功耗、尺寸等提出了更高的要求。其中,作为屏幕显示器背板电路中的开关和驱动单元,薄膜晶体管（Thin Film Transistor,TFT）在整个屏幕的综合性能和质量方面发挥着至关重要的作用。目前,薄膜晶体管在性能方面存在着不小
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随着科技日新月异的发展,人们在日常休闲娱乐中的视觉体验需求和在科研工作中数据图像可视化的要求逐渐在提高,这对电子产品如:手机、电视、电脑、车载显示等屏幕的分辨率、响应速度、功耗、尺寸等提出了更高的要求。其中,作为屏幕显示器背板电路中的开关和驱动单元,薄膜晶体管（Thin Film Transistor,TFT）在整个屏幕的综合性能和质量方面发挥着至关重要的作用。目前,薄膜晶体管在性能方面存在着不小的挑战。其中n型电子器件发展相对较为成熟,但为了适应更多的应用场景,有必要制备性能更优的CMOS器件。这就需要研制出性能良好的p型薄膜晶体管,与n型薄膜晶体管相匹配。然而,由于材料本身物理性质的限制,p型透明导电材料的制备存在一定的困难,导致p型薄膜晶体管的发展相对滞后。本论文主要针对极具发展潜力的n型ITZO和p型Cu2O两种材料,进行了有源层薄膜和相应薄膜晶体管的制备,并采用了退火的方式对器件性能进行优化,以期为薄膜晶体管的进一步研究提供一定的帮助:1、退火能够有效改善ITZO薄膜和ITZO TFT的性能:ITZO薄膜在空气中进行了10min50～300℃的快速退火处理,退火提供的能量使薄膜内的原子移动,减少了薄膜内的缺陷。其中经过200℃退火处理10 min得到的ITZO薄膜表面最为均匀致密,相应的薄膜透过率为85.71%,光学带隙值为2.62 eV,电导率为2.82 S/cm。经过200℃后退火处理制备的n型ITZO TFT,可以有效改善器件的界面状态,优化TFT性能。在该条件下,制得的ITZO TFT电流开关比达到106,亚阈值摆幅为6.23 V/dec,界面态密度为4.78×1012cm-3,阈值电压为-3.64V,载流子浓度为8.13×1016 cm-3,场效应迁移率为0.21 cm2v-1s-1,跨导为 1.33×10-7S。2、采用射频磁控溅射和真空环境快速退火的方法有效制备出了纯净的Cu2O薄膜:经过500℃真空退火10 min可以得到较为纯净的Cu2O相,该相沿（111）方向取向生长,表面呈现出疏松多孔的形貌,该薄膜的平均透过率为55.36%,光学带隙值为2.35 eV,薄膜的电导率为3.72 S/cm。从电极材料的电阻率、功函数、价格方面考量选取了Ni、ITO、Cu三种材料作为Cu2O TFT的源漏极材料。其中Ni和Cu金属电极更易于和Cu2O有源层形成欧姆接触,更适合采用前退火的处理方式制备Cu2O TFT。ITO金属氧化物作为电极需要进行一定的后退火处理才能和Cu2O有源层形成良好的欧姆接触,进而有效改善器件亚阈值摆幅和界面态密度。其中,Cu材料由于具有较小的电阻率且功函数较大,经过前退火处理制备出的Cu2O TFT器件性能具有最优的器件性能:电流开关比为2.21×107,亚阈值摆幅为2.00V/dec,缺陷态密度为8.97×1011 cm-3,阈值电压为-13.76 V,载流子浓度为 2.69×1017 cm-3,迁移率为7.55×10-2 cm2v-1s-1,跨导为 4.72×10-8 S。
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