《NiO基p型非晶氧化物半導體材料及其薄膜電晶體的研究》是依託復旦大學，由張群擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：NiO基p型非晶氧化物半導體材料及其薄膜電晶體的研究
- 依託單位：復旦大學
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：張群
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
p型非晶氧化物半導體（AOS）材料成為OLED器件和基於氧化物半導體CMOS器件發展的瓶頸材料，p型氧化物半導體TFTs技術的缺乏嚴重限制了OLED器件和透明電子學的廣泛和深入發展。開展p型NiO基AOS材料及其薄膜電晶體的研究，旨在深入理解p型載流子的局域化機理和輸運特性，開發出具有高遷移率的p型AOS材料；深入研究p型AOS溝道層與介質層之間的作用機制，製備出具有優良接觸特性的溝道層/介質層界面；研究環境對背溝道表面和TFTs的影響，及其鈍化層的作用，研發出電學性能優良的p型AOS-TFTs器件，揭示影響p型AOS-TFTs器件的電學穩定性的因素和機制。因此，開展p型氧化物半導體溝道層材料及其TFTs器件的關鍵科學問題的研究，對提高我國在氧化物TFTs器件、新型OLED顯示器件和氧化物CMOS關鍵電子器件方面的研究水平，以及推動我國顯示技術和新型微電子技術等戰略性產業發展具有重要意義。
結題摘要
寬禁帶無機半導體在各種電子器件領域發揮著越來越重要的作用。開展p型寬禁帶無機半導體材料和新型非晶氧化物半導體薄膜電晶體的研究非常必要。我們探索了磁控濺射法研製p型NiO半導體及其薄膜電晶體的工作，詳細研究了器件性能與各種工藝參數的依賴關係。 由於具有更好的空穴傳輸性能，硫化物寬禁帶半導體材料在替代氧化物半導體材料方面顯示出令人感興趣的潛力。通過磁控共濺射獲得了透明導電的Ba-Cu-S材料體系，分析表征了它們的化學成分比、光學和電學性能。研究表明，這些薄膜的導電率和透明度強烈依賴於它們的化學成分和基板溫度。研究獲得了透過率高達90%的P型導電薄膜，BaCu2S2薄膜和BaCu4S3薄膜的電導率分別為53 S/cm (250 °C)和74 S/cm (200 °C)。值得注意的是，工藝溫度只有200-300 ℃，在不耐高溫的半導體器件領域，顯示出強大的套用前景。 開發了性能優良的新型a-IWO-TFTs器件，其場效應遷移率為27.6 cm2V-1s-1，電流開關比大於108，閾值電壓Vth為-0.5 V, 亞閾值擺幅SS為0.36 V/decade。研究了氮摻雜、雙溝道結構、退火氛圍、偏壓和光照等不同條件的電學穩定性。分析證實，在光照過程中，器件的電學穩定性依賴於氧空位在不同波長照射下在VO – VO+和VO – VO2+之間的躍遷。a-IWO-TFTs是一種具有套用前景的氧化物薄膜電晶體。 儘管a-IGZO-TFTs已經在工業上獲得套用，但是其電學穩定性仍然存在需要克服的問題。深入研究了ESL結構和BCE結構a-IGZO-TFTs分別在PBTS和NBS下的閾值電壓負漂現象。研究發現，前者主溝道層中電子被柵介質層捕獲造成正漂；寄生溝道中空穴被ESL層捕獲,以及電子在a-IGZO邊緣的捕獲，共同決定了寄生TFT的漂移特性。後者的寄生溝道源於空穴被捕獲在溝道長度方向的邊緣，造成了駝峰現象。我們還詳細研究了水的吸附分布和機理，以及機械拉應力和壓應力對於PI柔性基片上的雙柵a-IGZO-TFTs性能的影響，為a-IGZO-TFTs的實際套用提供了解決方案。 為了探索具有優良性能和低成本的無銦氧化物半導體溝道層，我們率先開展了a-SnO2:Me (Me=Ni,W,Si,Bi)溝道層材料的研究。研究發現，合適的Me摻雜有助於降低關態電流和亞閾值擺幅，有效改善氧化錫基薄膜電晶體的開關
