PDF《退火对氧化铟镓薄膜晶体管电学特性的影响》

第27 卷第1期厦门理工学院学报 Vol.

27 No.1

2019 年2月Journal of Xiamen University of Technology Feb.

2019 收稿日期: 2019~01~10 修回日期: 2019~01~17 基金项目: 国家自然科学基金青年科学基金项目 (61704142)? 福建省中青年教师教育科研项目 (JAT160346)? 厦门市科技计划项目 (3502Z20183060)? 福建省教育厅科技项目 (JK2017036)? 福建省科技计划引 导性项目 (2018H0038)? 莆田学院现代精密测量与激光无损检测福建省高校重点实验室开放课题 (2016XKA004)? 厦门理工学院高层次人才项目 (YKJ15035R) 通信作者: 赵铭杰?男?讲师?博士?研究方向为光电材料与器件?E~mail:2015000077@ xmut? edu? cn? 引文格式: 赵铭杰? 吴天雨? 许英朝? 等. 退火对氧化铟镓薄膜晶体管电学特性的影响 [J]. 厦门理工学院学报? 2019?27(1):41~46. Citation: ZHAO M J? WU T Y? XU Y C? et al. Effect of annealing on the electrical performance of indium gallium oxide thin~film transistors [ J ]. Journal of Xiamen University of Technology? 2019?27(1):41~46. (in Chinese) doi:10.19697 / j.cnki.1673~4432.201901007 退火对氧化铟镓薄膜晶体管电学特性的影响 赵铭杰1?2 ? 吴天雨1?2 ? 许英朝1?2 ? 徐代升1?2 ? 张继艳1?2 (1? 福建省光电技术与器件重点实验室? 福建 厦门 361024? 2? 福建省高校光电技术重点实验室? 福建 厦门 361024) [摘要] 研究不同气氛中退火的氧化铟镓薄膜晶体管电学性能随退火温度的变化? 并采用霍尔效应 测试分析氧化铟镓的载流子浓度(Nc )和迁移率(μH )的变化规律? 探讨深层次原因? 结果表明: 退火处理后器 件的饱和区场效应迁移率 μsat 由1?

0 cm2 ?(V?s)-1 升高至最高 12?

0 cm2 ?(V?s)-1 ? 亚阈值摆幅由 0?

58 V?dec-1 (dec 代表

10 倍频程) 降至最低 0?

19 V?dec-1 ? 迟滞现象减弱? 但阈值电压(Vth )负向漂移甚至导致器件无 法关断? 高氧气氛退火可抑制 Vth 负向漂移? 此外? Nc 和μH 均随退火温度升高而升高? 高氧气氛退火可抑 制Nc ? 这可能与氧在薄膜表面吸附? 从而修复氧空位有关? 氧气退火能更好地修复薄膜中的缺陷? [关键词] 薄膜晶体管? 氧化铟镓? 退火? 霍尔效应 [中图分类号] TN321?

5 [文献标志码] A [文章编号] 1673~4432 (2019) 01~0041~06 氧化物薄膜晶体管 (thin film transistor? TFT) 兼具较高的载流子迁移率和均匀的电学特性[1-4] ? 适合用于驱动有源矩阵发光二极管显示器? 近些年得到了工业界和研究者的广泛关注? 但氧化物 TFT 的性能对工艺条件十分敏感? 其中退火工艺可对器件性能产生显著的影响? 是获得优良器件性能的关 键? 针对不同的材料体系? 有必要研究退火对其性能的影响? 近年有一些研究者研究以氧化铟镓 (InGaO) 半导体为有源层的 TFT[5-7] ? Rim 等[8] 采用高压退火的方法提高了 InGaO 薄膜的结晶度? 从 而改善了器件的电学性能和稳定性? Li 等[9] 采用喷墨打印法制备的 InGaO~TFT 也获得了较好的性能? Ebata 等[10] 以多晶 InGaO 作为有源层制备了迁移率高达 39?

1 cm2 ?(V?s)-1 的TFT 器件? Terai 等[11] 利用多晶 InGaO 的耐酸腐蚀性使 TFT 背板的制作过程减少一道光刻工艺? Bak 等[12] 研究了不同氧分 压下沉积的 InGaO 薄膜作为有源层的 TFT 器件的性能? 这些研究侧重于材料成分、 制备条件的优化? 器件的设计与性能机理分析? 目前未见利用霍尔效应分析退火温度和气氛对磁控溅射法制备的 InGaO 薄膜及 TFT 电学性能影响的研究报道? 本文主要研究退火温度和气氛对 InGaO~TFT 器件电学特性的 影响? 并采用霍尔效应测试分析了 InGaO 薄膜的载流子浓度和迁移率的变化?