基於溶液法工藝的柔性透明雙電層氧化物電晶體研究

《基於溶液法工藝的柔性透明雙電層氧化物電晶體研究》是依託中南大學，由蔣傑擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：基於溶液法工藝的柔性透明雙電層氧化物電晶體研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：蔣傑
• 依託單位：中南大學

項目摘要

寬頻隙氧化物薄膜電晶體由於其溝道材料具有可見光透明、低溫成膜、高電子遷移率等優點，在有源矩陣顯示、攜帶型透明電子器件等領域具有廣闊的套用前景。但通常的氧化物製備需要真空濺射設備，工藝成本較高，傳統的柵介質對電流的調控能力也較差，工作電壓很大(＞20V)。本申請項目擬採用低溫溶液法工藝來製備氧化物半導體，利用雙電層柵介質作為器件的柵絕緣層，製備出基於低溫溶液法工藝（＜200 oC）的柔性透明低電壓（＜2V）氧化物電晶體，達到降低工藝成本同時提高器件性能的目的。在此基礎上，採用雙柵、垂直溝道、氧化物二維電子氣等獨特的器件結構來進一步最佳化器件性能，並結合半導體參數分析儀和SEM、TEM、AFM、XRD等器件測試手段來研究器件的電學參數和薄膜結構特性，深入研究這類器件工作的載流子電學輸運機制。探索器件的載流子遷移率、亞閾值斜率、電流開關比、柵介質/溝道界面特性等關鍵參數與器件工藝之間的內在關係。

結題摘要

寬頻隙氧化物薄膜電晶體由於其溝道材料具有可見光透明、低溫成膜、高電子遷移率等優點，在有源矩陣顯示、攜帶型透明電子器件等領域具有廣闊的套用前景。但通常的氧化物電晶體製備需要真空濺射設備，透明氧化物裡面還有稀有金屬（比如銦），工藝成本較高，傳統的柵介質對電流的調控能力也較差，工作電壓很大(＞20V)。本項目中，我們基於低溫溶液法工藝成功開發了幾種雙電層離子液聚合物柵介質（PVA、海藻酸鈉、殼聚糖等），研製成功了共平面柵，雙柵，垂直溝道等器件結構的低電壓透明氧化物電晶體（工作電壓小於2V、電流開關比大於10^4）。並成功開發了低成本的透明導電氧化物（Al-Zn-O）來取代傳統的含銦透明氧化物ITO。利用半導體參數分析儀進一步詳細表征和研究了器件的電學性能和內在的物理機制。此研究的成功開展為透明氧化物電晶體在新型的攜帶型透明電子器件的實際套用打下了堅實的基礎。