本学期工作计划 TFT&SOP 刘洋.

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1 本学期工作计划 TFT&SOP 刘洋

2 一、ITO TFT研究意义 通过研究可以发现，以ITO薄膜为沟道的ITO薄膜晶体管，具有以下优点： （1）降低工艺成本；
在制作TFT-LCD单元时，ITO作为像素电极材料有着不可替代性。而ITO作为沟道制作TFT时，不需要额外的氧化物半导体靶材，而直接使用现有的a-Si:H TFT 生产线，因此成本将会进一步降低； （2）提高器件性能； 已有研究表明，ITO TFT容易得到较高的迁移率，与广泛应用的非晶硅TFT相比，器件特性也比较出色; （3）交叉学科的应用前景； 在生物学领域制作biosensors检测H5N1病毒[1]。 [1]D.Guo et al. Analytica Chimica Acta 773 (2013)

3 二、上阶段工作 三、下阶段工作 1、射频磁控溅射沉积ITO薄膜与溅射氧分压、薄膜厚度的关系
氧分压增加，厚度增加，有利于ITO薄膜的结晶，200℃以下退火，氧分压较低、膜厚较薄（低于20nm）时为ITO薄膜非晶； 2、非晶ITO TFT的制备及氧分压和厚度对TFT器件特性的影响； 目前器件特性：阈值电压0.5V，开关比107以上，亚阈值斜率0.5V/dec以下及饱和迁移率20cm2/V·s以上。 三、下阶段工作 1、退火对器件特性的影响； 2、高迁移率非晶ITO TFT的实现； 3、制备工艺的简化。

4 四、高迁移率ITO TFT的实现 1、提高迁移率出现的问题： 载流子浓度增加导致沟道难耗尽，关态电流大、器件难关断；
双沟道（ITO/IGZO，ITO/ZTO），沟道掺杂（Ti-doped），高K介质（BLT/BZN/BST/Ba0.4Sr0.6TiO3/Electric-Double-Layer）等，其中用微孔SiO2作为栅介质的ITO TFT，迁移率可达118cm2/V·s，工作电压1.5V，开关比5X106，92 mV/decade的亚阈值斜率[2]。 [2]APPLIED PHYSICS LETTERS 95, (2009)

5 四、高迁移率ITO TFT的实现 室温下SiH4和O2作为反应气体，通过PECVD法沉积SiO2栅介质过程中，从硅烷分裂出来的H+进入到微孔SiO2中，成为绝缘层中可移动的离子，在外加正栅压下，这些可移动的H+离子向SiO2上表面移动，与沟道中感应电子形成双电荷层，以获得较大的栅电容（>1uF/cm2）。 图1 双电子层的SiO2栅介质[1] [1]APPLIED PHYSICS LETTERS 95, (2009)

6 四、高迁移率ITO TFT的实现 EDL微孔SiO2栅介质实际是一种高K介质，较低的工作电压下使ITO沟道关断，该研究组分别在Nano Letters、EDL、APL发表若干文章，通过ITO TFT对EDL微孔SiO2栅介质进行了详细研究，但仍存在一些问题： （1）栅介质太厚（>4um）; （2）栅难以图形化； （3）沟道尺寸太大（L ≥80um）。 因此，下阶段实验主要采用更实用的高K栅介质 制作高迁移率的ITO TFT。 图3 微孔SiO2栅介质的ITO TFT[3] [3]IEEE ELECTRON DEVICE LETTERS, VOL. 32, NO. 4, APRIL 2011

7 四、高迁移率ITO TFT的实现 下周工作： 1、结合实验室情况对常用的高k介质进行文献调研：
Ta2O5（k=22，gap=4.4eV），HfO2（k=25，gap=5.8eV），TiO2（k=80，gap=3.5eV）等； 2、退火对ITO TFT器件性能影响； 3、完成小论文框架。