低压双电层氧化物薄膜晶体管的研究
近年来，宽带隙氧化物半导体薄膜晶体管具有高迁移率，低温工艺，与柔性衬底兼容性好且能大面积生产、低成本等优势，引起了广泛的研究兴趣。由于它们通常需要比较大的工作电压才能获得高的输出电流与高迁移率，因此寻求新型的低压薄膜晶体管已经成为近几年的研究热点之一。低压工作的氧化物薄膜晶体管可以有效的减小器件和电路的功耗，在便携式电子学领域具有潜在的应用价值。我们组采用等离子增强化学气相沉积（PECVD）、磁控溅射等方法制备了双电层低压氧化物薄膜晶体管，并对不同衬底，不同沟道，不同工艺下的薄膜晶体管的制备以及电学性能进行了研究，报告的内容主要有以下几方面：
(1) 采用磁控溅射和PECVD沉积技术，在全室温工艺条件下以硅片为衬底制备底栅结构的铟锡氧化物（ITO）薄膜晶体管。栅介质二氧化硅（SiO2）是采用PECVD技术，硅烷（SiH4）和氧气（O2）作为的反应气体制备的。这个条件下沉积的SiO2为介孔疏松状，并含有大量的质子，为双电层的形成提供了有利的条件。双电层电容高达2.14 μF/cm2，使得器件的工作电压为1.5 V。通过对双电层ITO薄膜晶体管的电学性能进行分析，得到器件的饱和迁移率、亚阈值摆幅和开关电流比分别为118 cm2/Vs，92 mV/decade，5×106。
(2)采用磁控溅射和PECVD沉积技术，全室温工艺条件下制备了底栅结构的ZnO基透明薄膜晶体管。由于双电层栅介质存在，器件的工作电压在1.5 V以下。通过对ZnO基薄膜晶体管的电学性能进行分析，器件的饱和迁移率、亚阈值摆幅和开关电流比分别为14.9 cm2/Vs，82 mV/decade，2×106。同时也研究了可见光照对ZnO基TTFT性能的影响。
(3)采用磁控溅射和PECVD沉积技术，在全室温工艺条件下制备了底栅结构的ITO透明薄膜晶体管，并研究了制备沟道时氧气含量对ITO TTFT电学性能和光学性能的影响以及ITO TTFT在空气中放置时间对ITO TTFT电学性能的影响。
(4) 采用单掩模自组装工艺，磁控溅射和PECVD沉积技术，全室温条件下制备了底栅结构的共平面同质结ITO透明薄膜晶体管。ITO沟道与ITO源、漏电极同时沉积，形成了共平面同质结，减小了电极与沟道之间的接触电阻。单掩模自组装法制备的ITO TTFT的性能优越，开关比达到4×106，亚阈值摆幅为0.12 V/dec，且器件的工作电压在1.5 V以下。
(5) 采用单掩模自组装工艺，磁控溅射和PECVD沉积技术，在全室温条件下制备了底栅结构的共平面同质结ITO柔性纸张薄膜晶体管。由于双电层栅介质的应用，器件的工作电压在1.5 V以下。单掩模自组装法制备的ITO纸张TFT的开关比达到3×105，亚阈值摆幅为0.16 V/dec，迁移率高达到25.5 cm2/Vs。通过对此器件弯曲后电学性能的研究，得到了器件的迁移率，亚阈值摆幅，开关比以及阈值电压分别为19.1 cm2/Vs，0.16 V/dec，1×105以及-0.73 V。
