驱动有机发光二极管阵列的金属氧化物薄膜晶体管有源材料研究

有机发光二极管（OLED）的应用是信息显示，如用于手机、电脑等方面。OLED是电流驱动型的，这要求驱动OLED晶体管的有源层有较高载流子迁移率，多晶硅薄膜可以满足这种要求，但是在降低成本和大面积制备工艺方面遇到困难，现迫切需要研究新的具有替代硅材料潜力的有源材料。金属氧化物（ZnO基）具有高的电子迁移率、制备成本低、储量丰富、环境友好、适合大面积制造等优点，是近年学术界热切关注、研究较多的材料，是未来规模应用驱动OLED的薄膜晶体管中有发展潜力的半导体材料，但目前这类材料面临电荷传输机制不清、电学性能不稳定等科学难题。这里重点研究新型金属氧化物材料和薄膜晶体管的制备，及其基本物理与化学特性，探索影响晶体管阈值电压和输出电流稳定性的物理机制，设计有应用前景的新材料体系，研究晶体管阵列与OLED集成器件结构，评价金属氧化物晶体管驱动OLED的潜力，为突破新型金属氧化物的显示应用奠定科学基础。

AMOLED显示被认为是下一代平板显示的代表。由于OLED是电流驱动型的，这要求驱动OLED薄膜晶体管（TFT）的有源层有较高载流子迁移率，多晶硅薄膜可以满足这种要求，但是在降低成本和大面积制备工艺方面遇到困难，现迫切需要研究新的具有替代硅材料潜力的有源材料。金属氧化物（MO）具有较高的电子迁移率、制备成本低、适合大面积制造等优点，是驱动OLED的TFT中较有发展潜力的半导体材料，但目前这类材料面临电荷传输机制不清、电学性能不稳定等科学难题，另外，MO-TFT阵列与OLED的集成也面临新的问题。.该资助项目从OLED和MO-TFT两方面入手突破基于MO-TFT的AMOLED显示的关键材料和器件技术。在OLED方面，重点对其寿命和稳定性问题进行了研究：研究发现杂化WOLED的间隔层的三线态能级比电子迁移率和空穴阻挡能力更重要，采用Bepp2作为高性能的间隔层，首次制备出长寿命杂化WOLED，器件在100 cd/m2 下超过10000000小时，即使在1000 cd/m2 下也超过30000小时。.在MO-TFT方面，我们首先从器件方面入手优化结构：研究了阳极氧化技术制备的Al2O3绝缘层，发现该绝缘层具有介电常数高、击穿电压低、漏电流低、制备温度低以及成本低的优点，非常适合作为MO-TFT的栅绝缘层；我们还研究了MO半导体与源漏电极的界面接触对器件性能的影响，发现用钼做电极的器件的均匀性比用ITO做电极的差很多，这是由于钼扩散造成的，通过降低钼电极的溅射功率可以改善不均匀现象。此外，我们设计了有应用前景的新MO材料体系，通过Ta对IZO掺杂，抑制了氧空位的产生，改善了开关性能和偏压稳定性，同时也改善了光照下的稳定性。.最后，我们研究MO-TFT阵列与OLED集成器件结构，成功实现了基于MO-TFT的AMOLED显示样机。.该资助项目执行过程中大幅提高了OLED的寿命，改善了MO-TFT的电学、光学稳定性，这些对于基于MO-TFT的AMOLED显示的最终产业化具有重要意义。