《金屬氧化物薄膜電晶體穩定性機理的研究》是依託華南理工大學，由蘭林鋒擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：金屬氧化物薄膜電晶體穩定性機理的研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：蘭林鋒
- 依託單位：華南理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
基於金屬氧化物（Metal-Oxide，簡稱MO，如ZnO、IGZO等）的薄膜電晶體（TFT）具有以其遷移率高、電學均勻性好、對可見光透明、製備溫度低和成本低等優點被認為是適合驅動有機發光二極體（OLED）和高解析度液晶顯示（LCD）的理想有源器件，並成為當前學界和業界的研究熱點。但是，目前MO-TFT仍然面臨電學和光學性能不穩定的問題，限制了其產業化套用，需要從材料、器件結構及薄膜界面等方面進行深入的基礎研究，才有可能從根本上解決這一瓶頸問題。為此，該申請項目擬研究MO-TFT穩定性的機理問題，重點研究MO材料的內部規律，包括其組分、薄膜結構、離子配位狀態、能帶結構和載流子輸運規律等，並結合對器件結構和界面物理的研究建立科學的物理模型，深層次指導材料設計和器件製備，獲得有自主智慧財產權的高穩定的MO材料體系，最終實現基本了解和解決MO-TFT穩定性問題的目標，並實現穩定的AMOLED樣機。
結題摘要
基於金屬氧化物（MO）的薄膜電晶體（TFT）因為具有遷移率高、電學均勻性好、對可見光透明、製備溫度低和成本低等優點被認為是適合驅動有機發光二極體（OLED）和高解析度液晶顯示（LCD）的較理想有源器件。但是，MO-TFT仍然面臨電學和光學性能不穩定的問題，需要從材料、器件結構及薄膜界面等方面進行深入的基礎研究，才有可能從根本上解決這一瓶頸問題。 該資助項目首先從器件結構和界面物理上研究影響MO-TFT穩定性的因素，通過溶劑處理的方法以及表面自主裝修飾的方法分析發現，MO-TFT的背溝道的水氧吸附-解吸附現象是其電學不穩定的一個重要原因。因此，減少MO-TFT背溝道的水氧吸附可以改善其穩定性。 其次，通過理論計算和分析發現，對ZnO用In摻雜（IZO）後，遷移率得到提升，但是電子載流子濃度也大幅增大，造成器件關態電流大、穩定性較差。進一步分析發現氧空位是IZO電子載流子濃度增大、TFT器件不穩定的一個重要原因。在此基礎上，我們提出了用Ta對IZO摻雜的方法來抑制氧空位、改善穩定性，因為Ta具有比In和Zn更強的金屬-氧結合能，同時Ta摻雜能夠展寬頻隙，有利於降低光敏感性。實驗表明，使用Ta摻雜的IZO作為TFT 器件的半導體層後，器件的電學穩定性得到明顯提升：正向、負向的閾值電壓的漂移（ΔVth）均小於0.2V/小時。此外，TFT器件的光穩定性也得到了明顯地提高，在波長大於400nm的光照下轉移特性曲線基本不會變化。 最後，我們研究MO-TFT陣列與OLED集成器件結構，成功實現了基於MO-TFT的AMOLED顯示樣機。 該資助項目執行過程中改善了MO-TFT的電學、光學穩定性，這對於基於MO-TFT的AMOLED顯示的最終產業化具有重要意義。
