《ZnO基薄膜室溫生長及全透明柔性薄膜電晶體研究》是依託浙江大學，由呂建國擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：ZnO基薄膜室溫生長及全透明柔性薄膜電晶體研究
- 依託單位：浙江大學
- 項目負責人：呂建國
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
全透明柔性薄膜電晶體（TFT）是目前顯示技術的熱點研究領域。ZnO作為一種新型寬頻半導體，具有可見光透明、可室溫沉積、遷移率高等優點，是製備全透明柔性TFT的理想材料。本項目以全透明柔性ZnO-TFT關鍵技術為核心開展研究，設計新型器件結構，以PET為有機襯底，氧化鋁、氧化鈦及其複合非晶薄膜為絕緣層，高阻本徵ZnO多晶薄膜為溝道層，透明導電Ga摻雜ZnO（GZO）薄膜為柵極、源極和漏極。利用磁控濺射方法，最佳化生長工藝，室溫生長高質量非晶絕緣層薄膜，進而結合創新的非晶緩衝層技術，室溫生長ZnO基晶體薄膜；採用光刻法和模板法定義器件圖形，探索器件製備工藝，實現室溫製程下的ZnO-TFT製備。系統研究材料和器件的電學、光學、結構和力學性能，揭示其內在關係，探索工藝參數對性能的影響規律，研製出可實用化的全透明柔性ZnO-TFT。本項目研究將促進透明電子學的發展，為新一代柔性顯示技術的套用奠定基礎。
結題摘要
隨著顯示技術的發展，全透明柔性薄膜電晶體（TFT）成為目前研發的熱點。ZnO是一種寬禁帶半導體，具有可見光透明、可室溫沉積、遷移率高等優點，是製備全透明柔性TFT的理想材料。本項目以全透明柔性ZnO TFT關鍵技術為核心開展研究，基於理論和實驗分析，以PET為有機襯底，Al2O3為緩衝層和阻擋層，Al2O3-TiO2（ATO）非晶薄膜為絕緣層，高阻本徵ZnO多晶薄膜為溝道層，透明導電Al摻雜ZnO（AZO）薄膜為源極、漏極和柵極，設計出新型器件結構。利用磁控濺射方法，最佳化生長工藝，室溫生長出所需的上述各層薄膜，並提高其性能；採用光刻法和模板法定義器件圖形，探索製備工藝，設計非晶緩衝層技術和低溫熱處理技術等，實現室溫製程下的ZnO TFT製備，所有薄膜層均採用氧化物材料。系統研究了材料和器件的電學、光學、結構和力學性能，揭示出內在關係，闡明了工藝參數對性能的影響規律，建立了理論模型；研究了ZnO TFT在不同工作條件（光照、溫度、濕度、氣氛、彎曲）下的性能穩定性。研製出可實用化的全透明柔性ZnO TFT，器件性能良好，具有較高的穩定性。ZnO基薄膜關鍵性能指標為：高阻本徵ZnO多晶薄膜遷移率可達20cm2/Vs，可見光透射率為92%；低阻AZO薄膜電阻率最低為1.2×10–4Ωcm，可見光透射率大於90%。全透明柔性ZnO TFT最優性能指標為：場效應遷移率32cm2/Vs，開/關電流比約108量級，器件可見光透射率約85%，閾值電壓約15V，漏電流10–11A，器件彎曲穩定性較好。本項目還開展了InGaZnO TFT、InAlZnO TFT和ZnSiSnO TFT等方向的研究工作。本項目研究將促進透明電子學的發展，為新一代柔性顯示器件提供關鍵材料和技術支持。
