MgInSnO薄膜晶体管的研制

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薄膜晶体管(thin film transistors,TFT)是平板显示领域不可或缺的关键部件。以氧化锌(ZnO)为代表的金属氧化物薄膜晶体管以其迁移率高,开口率高等优点吸引了越来越多的关注,因此被认为是替代传统非晶硅(a-Si)和多晶硅(p-Si)的下一代薄膜晶体管技术。但ZnO薄膜通常是多晶结构,容易产生晶界缺陷,且在制备过程中容易产生氧空位缺陷,这制约了其性能的提高,而MgO拥有较强的金属-氧键能,可以抑制氧空位的形成。然而,到目前为止,几乎没有关于MgO-TFT的报道。本文首次以MgInSnO为有源层制成底栅型薄膜晶体管,器件性能可以达到饱和迁移率约为12cm2/Vs,开关比约为107,阈值电压约为0-10V。主要研究内容如下:1.研究了退火温度及退火氧气流量对MgInSnO薄膜晶体管性能的影响,发现当退火温度为750℃时器件性能最佳,进一步提高退火温度使得MgInSnO薄膜由非晶态转变为多晶态,器件性能明显下降;退火氧气流量为400 SCCM时器件性能最佳,氧气流量过高或过低都会使器件性能下降。2.研究了有源层厚度对MgInSnO薄膜晶体管性能的影响,发现有源层厚度为25nm时器件性能最佳,薄膜过厚时器件性能下降且由增强型转变为耗尽型。3.研究了宽长比和器件尺寸对器件性能的影响,发现宽长比小的器件迁移率较大,这是由于边沿电流效应的存在;而尺寸较小的器件迁移率较高,这是由于尺寸越小载流子的传输路径越短,受到的散射越少。
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