研究目的
制备与钼电极匹配的非晶氧化锶钛薄膜晶体管以获得良好的接触特性,并研究预退火对自形成金属氧化物中间层形成的影响,从而提升电学性能。
研究成果
在300°C下进行退火预处理会在钼电极与非晶态氧化锶钛薄膜之间形成约8纳米厚的MoOx中间层,从而实现接触电阻降低的欧姆接触。该中间层能阻隔钼原子扩散并形成阶梯式传输势垒,有效提升电子注入效率与器件性能。研究结果表明,该方法为改善氧化物薄膜晶体管的接触质量提供了可行方案。
研究不足
该研究仅限于特定的退火温度(250°C和300°C)及钼电极;未探索其他金属或条件。界面层形成机制可能随不同材料或工艺参数而变化。未使用钝化层,这可能影响器件稳定性。
1:实验设计与方法选择:
本研究采用钼(Mo)源/漏电极制备了倒置交错型非晶氧化锡(a-STO)薄膜晶体管(TFT)。通过在空气环境中进行250°C和300°C预退火处理诱导界面层形成。采用传输线法(TLM)进行电学特性表征以提取接触电阻和沟道电阻。通过X射线反射率(XRR)、X射线光电子能谱(XPS)和高分辨透射电子显微镜(HR-TEM)进行结构与成分分析。
2:样品选择与数据来源:
a-STO薄膜从STO靶材(SiO2:SnO2=5:95重量比)沉积于衬底上。样品包括原位沉积态、250°C退火态和300°C退火态三种条件。
3:实验设备与材料清单:
设备包括射频磁控溅射系统(Kurt J. Lesker)、用于栅极金属沉积的直流磁控溅射装置、XRR(Empyrean,PANalytical)、半导体参数分析仪(Agilent 4155C)、XPS(Thermo ESCALAB 250 Xi)及高分辨透射电镜。材料包含铝钕合金、钼金属、STO靶材及阳极氧化电解液。
4:实验流程与操作步骤:
步骤包括沉积栅极金属、阳极氧化形成栅绝缘层、沉积a-STO薄膜、预退火处理、通过掩模版沉积钼源/漏电极,以及开展电学与结构测量。
5:数据分析方法:
采用X'Pert反射率软件处理XRR数据,高斯拟合分析XPS峰位,通过传输线法公式提取电阻值。
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获取完整内容-
Semiconductor Parameter Analyzer
4155C
Agilent
Used to investigate electrical characteristics of TFTs.
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X-ray Reflectivity System
Empyrean
PANalytical
Used to measure film thickness and properties.
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X-ray Photoelectron Spectroscopy System
ESCALAB 250 Xi
Thermo
Used to analyze oxygen vacancy content in films.
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RF Magnetron Sputtering System
Kurt J. Lesker
Used for depositing STO films and possibly other layers.
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High-Resolution Transmission Electron Microscope
Used for cross-sectional microstructure analysis.
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Focused Ion Beam Transmission Electron Microscope
Used to analyze the interface of Mo and a-STO film.
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Kelvin Probe
Used to measure work function of films.
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