市場星報、安徽財經(jīng)網(wǎng)(m.xomn.cn)、掌中安徽訊 (高娟 趙永莉) 近日，安徽理工大學(xué)力學(xué)與光電物理學(xué)院青年教師陳雪老師在微電子器件研究領(lǐng)域取得重要進(jìn)展，研究成果“Enhanced Negative Bias Illumination Stability of ZnO Thin Film Transistors by Using a Two-step Oxidation Method”在微電子領(lǐng)域權(quán)威期刊IEEE Transactions on Electron Devices上發(fā)表。安徽理工大學(xué)為論文的第一完成單位，陳雪為論文第一作者。
近年來，顯示器不斷更新迭代，逐漸向高清化、大屏化以及高速響應(yīng)方向發(fā)展，而且外觀設(shè)計引領(lǐng)潮流，透明柔性成為未來顯示器的風(fēng)向標(biāo)。薄膜晶體管(Thin Film Transistors，TFTs)作為顯示器中單位像素的選通開關(guān)以及驅(qū)動電流的提供者，直接決定了顯示器的刷新率和分辨率。目前，氧化物薄膜晶體管由于禁帶寬度大、制備溫度低、遷移率高等優(yōu)點而受到廣泛關(guān)注。然而，金屬氧化物內(nèi)部具有很高的缺陷態(tài)密度(如氧空位Vo)，在負(fù)偏壓光照應(yīng)力下Vo會發(fā)生電離，從而影響TFTs的穩(wěn)定性。
圖1 ZnO TFTs的結(jié)構(gòu)圖
圖2 ZnO TFTs的穩(wěn)定性測試以及負(fù)偏壓光照應(yīng)力下不穩(wěn)定的原理圖
該工作基于原子層沉積法(Atomic Deposition，ALD)，創(chuàng)新性提出使用兩步氧化法制備ZnO溝道層，通過增加氧化劑O3脈沖有效降低ZnO薄膜中的Vo濃度，從而提高ZnO TFTs在負(fù)偏壓下的光照穩(wěn)定性。結(jié)合雙溝道結(jié)構(gòu)，使用兩步氧化法制備ZnO薄膜作為頂層溝道，保證高穩(wěn)定性；以H2O為氧源的高載流子濃度ZnO薄膜為底層溝道，獲得高遷移率TFTs(~32.5cm2V-1s-1)。相關(guān)的研究成果對金屬氧化物TFTs在顯示領(lǐng)域的應(yīng)用具有重要指導(dǎo)意義。
同時，陳雪老師近期還在Vacuum發(fā)表了“Influence of Precursor Purge time on the performance of ZnO TFTs fabricated byAtomic deposition”，系統(tǒng)地研究了ALD吹掃時間對低溫生長ZnO-TFTs性能的影響。研究發(fā)現(xiàn)延長吹掃時間可以有效抑制H2O分子的吸附，提高Al2O3介質(zhì)層的擊穿電壓，降低Al2O3和ZnO薄膜中的Vo和雜質(zhì)濃度，從而提高TFTs的穩(wěn)定性。該研究成果對ALD低溫制備氧化物TFT具有指導(dǎo)意義。
研究工作得到了國家重點研發(fā)計劃(2017YFA0205802)、國家自然科學(xué)基金(11875212、11574235和51702003)、安徽省自然科學(xué)基金(1808085ME130)和安徽理工大學(xué)“青苗人才工程”(2021yjrc24)的資助。
