低温、宽带隙、高迁移率的氧化物半导体材料及其在薄膜晶体管中的应用

作者：兰林锋

来源：中国,江苏省,苏州市.

• 薄膜晶体管
• 氧化物半导体
• 低温
• 宽带隙

　　基于氧化物半导体的薄膜晶体管(Oxide TFTs)以其优异的性能被认为是在OLED显示中具有很大的应用潜力一种TFT[1,2].与传统的硅基TFT相比,氧化物TFT具有载流子迁移率较高、电学性能均一性好、成本低以及可大面积制备等优点.随着研究的不断深入,氧化物TFT的迁移率、开关比、阈值电压等方面的性能得到很大的提高,已经基本满足驱动OLED的需要.然而,氧化物TFT要在柔性、高分辨率或3D显示上获得应用还需要至少解决如下几方面的问题：首先是迁移率需要得到进一步提高,目前氧化物半导体材料中的代表InGaZnO(IGZO)的迁移率在10 cm2/Vs左右,而未来高分辨率或3D显示迁移率需要在30cm2/Vs以上才能与多晶硅匹敌；其次是工艺温度需要进一步降低,IGZO的工艺温度在250-350℃之间,但是常用的柔性衬底PEN或PET所能承受的最高温度在150-180℃左右,无法承受IGZO的工艺温度；再来就是带隙需要进一步展宽,IGZO的带隙在2.8-3.2eV之间,其对紫光或紫外光依然有较强吸收,造成光稳定性不足.本文研究了Zr掺杂对In2O3半导体的影响,并以此作为沟道层、Al为栅极、Al2O3为栅绝缘层、ITO为源漏电极制备了底栅结构的TFT器件.实验发现,在In2O3中掺入Zr后,工艺温度仅为150℃,迁移率可达32cm2/Vs；同时它还能使带隙展宽(～3.7eV),造成光稳定性的增强.

• 单位
  华南理工大学