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铝掺杂量对于铝锌氧薄膜晶体管的电学性能的影响

2021-05-06王冶,王超*,杨帆

吉林建筑大学学报 2021年2期

王 冶,王 超*,杨 帆

1 吉林建筑大学 电气与计算机学院,长春 130118 2 吉林省建筑电气综合节能重点实验室,长春 130118

0 引言

透明氧化物半导体薄膜晶体管因其优异的光学和电学性能而备受关注,与传统的硅薄膜晶体管相比,其具有很强的竞争力,在驱动有源矩阵平板显示器,如有源矩阵有机发光二极管显示器等方面有着巨大的应用空间.由于氧化锌(ZnO)基TFTs具有高迁移率与优良的稳定性,并且其能够使用低温工艺制备,因而大量关于氧化物半导体薄膜晶体管的研究是基于ZnO的[1-2].不过由于ZnO中存在大量的氧空位与Zn间隙等本征缺陷,对于诸如开关比、亚阈值摆幅、场效应迁移率等器件性能指征产生影响.因此,研究人员需要探索对ZnO基TFTs进行优化的工艺方法,一个重要的方法便是掺杂Ga[3],In[4],Mg[5]等元素,其中,铟镓锌氧化物(IGZO)薄膜晶体管其优异的性能尤其引发人们的关注[6].然而,IGZO薄膜晶体管的可靠性令人担忧,并且其优化的空间很小尤其是铟元素昂贵的成本以及毒性,使其难以降低IGZO薄膜晶体管生产的可持续性与成本.为解决上述问题,需要探索新的材料.由于铝是自然界中丰度最大的元素且无毒无害,成为替代铟元素的有力竞争者.目前,已经有关于AZO-TFT的报道,2014年, Dedong Han等[7]人在柔性聚酯塑料衬底上使用磁控溅射法成功制备了AZO-TFT,SiO2绝缘层厚度100 nm,栅极与源漏电极使用100 nm厚度的氧化铟锡(ITO),AZO有源层厚度100 nm.器件阈值电压为1.4 V,开关比为1.0×107,场效应迁移率28.2 cm2·(V·s)-1,亚阈值摆幅0.19 V/decade, 2017年,Wen Yu等[8]人以玻璃作……

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