研究目的
采用溅射法制备的In-Al-Zn-O(IAZO)作为沟道层来开发高性能薄膜晶体管(TFT),旨在通过获得更优的光电性能、成本效益和稳定性,克服现有材料如IGZO的局限性。
研究成果
研究成功证明,溅射制备的IAZO薄膜具有优异的光电性能,包括高迁移率、高透明度和宽禁带特性。采用金电极的TFT器件虽展现出高迁移率但存在显著迟滞效应,而钛电极器件的迁移率较低却具有更好的稳定性和更小的迟滞。这表明IAZO薄膜晶体管在下一代电子与光电子器件中具有应用潜力,建议未来通过工艺优化来提升性能并降低迟滞效应。
研究不足
该研究受限于特定溅射条件和退火参数的使用,这些条件可能并非适用于所有应用场景。金电极的迟滞现象表明存在潜在不稳定性,通过工艺优化可进一步提升性能。高霍尔迁移率数值的可重复性存在差异,暗示薄膜质量存在一定不一致性。
1:实验设计与方法选择:
本研究采用射频磁控溅射法沉积非晶IAZO薄膜,该方法因其适合大规模生产而被选用。沉积后进行退火处理以改善薄膜性能。通过使用不同源/漏电极材料(金和钛)制备薄膜晶体管,研究其对器件性能的影响。
2:样品选择与数据来源:
IAZO薄膜分别生长在SiO2(100纳米)/p+硅衬底(用于电学表征)和蓝宝石衬底(用于光学测试)上。靶材成分为In:Al:Zn=2:1:1原子百分比,纯度为4N。
3:实验设备与材料清单:
设备包括射频磁控溅射系统、X射线衍射仪(理学)、原子力显微镜(本原CSPM5500)、电子束蒸发仪(用于电极沉积)、XPS和UPS光谱仪(ESCALAB 250XI)、霍尔测量系统、紫外-可见-近红外分光光度计(TU-1901)以及半导体分析仪(安捷伦B2900)。材料包括In-Al-Zn-O靶材、氩气、金和钛电极材料,以及衬底(SiO2/p+硅和蓝宝石)。
4:0)、电子束蒸发仪(用于电极沉积)、XPS和UPS光谱仪(ESCALAB 250XI)、霍尔测量系统、紫外-可见-近红外分光光度计(TU-1901)以及半导体分析仪(安捷伦B2900)。材料包括In-Al-Zn-O靶材、氩气、金和钛电极材料,以及衬底(SiO2/p+硅和蓝宝石)。 实验流程与操作步骤:
4. 实验流程与操作步骤:IAZO薄膜在室温下以90瓦射频功率和3.68毫托压力使用纯氩气溅射沉积。退火处理在空气中225°C下进行1小时。薄膜晶体管制备过程为:先沉积30纳米IAZO沟道层并退火,再通过掩模电子束蒸发沉积50纳米金或钛电极。表征手段包括XRD、AFM、XPS、UPS、霍尔测量、光学透过率测试及TFT电学性能测试。
5:68毫托压力使用纯氩气溅射沉积。退火处理在空气中225°C下进行1小时。薄膜晶体管制备过程为:
5. 数据分析方法:采用标准技术分析数据:XRD分析结晶性,AFM测量表面粗糙度,XPS和UPS测定成分与能级,霍尔测量获取电学特性,紫外-可见光谱分析光学特性,半导体分析仪获取TFT性能参数(迁移率、开关比和亚阈值摆幅)。
独家科研数据包,助您复现前沿成果,加速创新突破
获取完整内容-
Semiconductor analyzer
B2900
Agilent
Used for characterizing TFT performance, including electrical parameters like mobility and on-off ratio.
-
X-ray diffractometer
Rigaku
Used for XRD measurements to study the crystallinity of IAZO films.
-
Atomic force microscope
CSPM5500
Benyuan
Used for AFM measurements to study surface morphology and roughness of IAZO films.
-
Electron spectrometer
ESCALAB 250XI
Used for XPS and UPS measurements to investigate composition, chemical states, and energy levels of IAZO films.
-
UV-vis-NIR spectrophotometer
TU-1901
Used for optical transmittance measurements of IAZO films.
-
RF magnetron sputtering system
Used for depositing IAZO films.
-
Electron-beam evaporator
Used for depositing source/drain electrodes (Au and Ti).
-
登录查看剩余5件设备及参数对照表
查看全部