用于柔性显示的薄膜晶体管半导体材料的开发及印刷成膜

This program is to investigate low-temperature, printable thin-film transistors (TFTs) for flexible displays. It will focus on developing high-performance flexible semiconducting active materials and investigating their fabrication methods. The newly developed amorphous oxide semiconductor (AOS) will be dispersed in water by lignosulfonate, followed by printing and annealing processes. Unlike the sel-gel method which needs decomposition of precursors, this method can fabricate any AOS films with low annealing temperature (compatible with most of the flexible substrates). In the end, high-mobility and good-stability flexible TFT arrays will be fabricated.

该申请项目拟突破用于柔性显示的低温、可印刷薄膜晶体管（TFT）技术，重点集中于高性能的柔性半导体有源材料的开发及其制备方法的研究。拟采用磺化木质素将所设计的非晶态氧化物半导体（AOS）材料的复合纳米粉末在水中分散形成悬浮液后印刷成膜，再进行退火去除分散剂。这种方法无需通过分解前驱体材料获得AOS薄膜，没有材料限制，原则上可以制备任意掺杂组合的复合AOS薄膜，且制备温度低，能与大部分柔性衬底兼容。在此基础上实现迁移率高、稳定性好的柔性TFT阵列。

该项目研究非晶态氧化物半导体（AOS）的溶剂分散成膜方法，先将AOS纳米颗粒粉末用分散剂分散在溶剂中形成悬浮液，然后将悬浮液在衬底上成膜，再将所成的膜退火处理去除分散剂得到所需要的AOS薄膜。项目实现了粒径20-70nm的AOS纳米颗粒粉末，分析了不同的分散剂对AOS纳米颗粒分散效果，获得了相对稳定的AOS纳米颗粒悬浮液。在此基础上构建了基于溶剂分散法的AOS薄膜晶体管（TFT），单个器件的迁移率可达12.1cm2V-1s-1。此外，研究了基于前驱体溶液的AOS薄膜的印刷制备方法，采用独特的“溶剂印刷“法获得0.9英寸的TFT阵列背板（基玻璃衬底），TFT阵列器件的载流子迁移率最高可达11.7cm2V-1s-1，开关比107，阈值电压0.04V，偏压不稳定性小于0.08V（1000s）。该项目的研究成果对降低AOS TFT的工艺温度及其制备成本具有重要的意义。