【摘 要】
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有源矩阵有机发光二极管显示器(AMOLED)和有源矩阵液晶显示器(AMLCD)是现代显示的主流产品,薄膜晶体管(TFT)是显示器驱动的关键核心器件。氧化锌薄膜晶体管(ZnO-TFT)由于制备
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有源矩阵有机发光二极管显示器(AMOLED)和有源矩阵液晶显示器(AMLCD)是现代显示的主流产品,薄膜晶体管(TFT)是显示器驱动的关键核心器件。氧化锌薄膜晶体管(ZnO-TFT)由于制备温度低、高载流子迁移率、可大面积沉积、环境友好、制备成本低等优点而倍受关注。然而,传统栅介质ZnO-TFT往往存在工作电压偏大而导致高功耗的问题,从而制约其在便携式、可穿戴电子产品中的应用;而采用具有双电层效应的电解质材料充当TFT的栅介质层有望实现超低工作电压下工作。本文采用天然易降解双电层材料鸡蛋清作为ZnO-TFT的栅介质,对器件的制备工艺、电特性和稳定性进行研究,主要研究内容与结果包括:(1)以鸡蛋清作为栅介质材料,溅射法制备的ZnO薄膜作为有源层,在ITO玻璃衬底上成功制备出底栅顶结构的ZnO-TFT。该器件呈现出良好的电特性,迁移率达8.27cm~2/Vs,阈值电压达1.74 V,亚阈值摆幅达0.489 V/decade,开关电流比高达10~6,工作电压低至3 V。(2)以鸡蛋清作为栅介质材料,采用原子层沉积(ALD)制备的ZnO薄膜作为有源层,在120℃的基底温度下成功制备出了迁移率高达26.64 cm~2/Vs。与溅射法相比,ALD制备的ZnO-TFT有更优质的电特性主要原因是ZnO薄膜的均匀性更好、表面更平整。(3)研究了有源层厚度(30-120 nm)对ALD方法下制作的双电层ZnO-TFT器件性能的影响,发现亚阈值摆幅和场效应迁移率都随有源层厚度的增加而增大,而阈值电压随有源层厚度增大而减小。这主要是由于随着有源层厚度的增加,有源层中的缺陷态密度增大。(4)研究了溅射和ALD两种方法制作的Zn O-TFT的偏压应力效应,发现两类TFT器件都存在明显的应力退化现象,栅偏压应力下器件退化主要是由于自加热效应和热载流子效应两个因素;漏偏压应力下器件退化主要由于施加漏应力阶段,在有源层和栅介质层中间产生了新的陷阱态。另外,对器件在空气环境下稳定性测试发现,其电特性亦有一定程度的退化,这是因为空气中的水和氧气进入有源层而产生了新的缺陷态。
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