氧化锌基薄膜晶体管的轻元素离子注入：性能调控及物性研究

In recent years, the representatives of the thin film transistor liquid crystal display for the new flat panel display has become one of the important development direction of information industry. The characterization of ZnO thin film transistor is due to defects and impurities of the ZnO materials, has become a research hotspot. Doping technique in the core of semiconductor materials is the key to the development and application of technology. At present, the little research work focus on ion implanted amorphous or polycrystalline ZnO thin film, especially the relationship between transistor device electrical performance and the concentration and distribution of different impurities and defects. In view of the above problem, the light ion (H, He, Li, B, C, N, respectively) implanted into amorphous or polycrystalline zinc oxide thin films transistors, focus on the structure of the thin films and the regulated electrical performance, including a field-effect mobility value of 50 cm2/Vs and a subthreshold swing as small as 100 mV per decade.

近年来，以薄膜晶体管液晶显示器为代表的新型平板显示器已经成为信息产业的重要发展方向之一，而ZnO基薄膜晶体管已经成为了研究热点。ZnO基薄膜晶体管的性能是由ZnO材料的缺陷和杂质所决定，而掺杂技术是半导体材料的核心之一，是半导体材料开发和应用的关键技术，更是半导体器件走向应用化的决定性因素。目前对非晶或者多晶ZnO基薄膜的离子注入，尤其是晶体管器件电学性能与杂质和缺陷的种类、分布、浓度等关系的研究工作非常少。针对以上问题，本项目以非晶或者多晶薄膜ZnO基薄膜晶体管为研究对象，通过离子注入技术分别或者共掺杂注入轻元素（H、He、Li、B、C、N等），着重研究轻元素注入对氧化锌基半导体薄膜的结构影响，电学性能的调控，增强氧化锌晶体管的迁移率，阈值电压以及开关比等。期望研制出载流子迁移率达到50 cm2/Vs， 开关比高于10的7次方和亚阈值斜率小于100 mV/dec的ZnO基薄膜晶体管。

ZnO基薄膜晶体管的性能是由ZnO材料的缺陷和杂质所决定，而掺杂技术是半导体材料的核心之一，是半导体材料开发和应用的关键技术，更是半导体器件走向应用化的决定性因素。目前对非晶或者多晶ZnO基薄膜的离子注入，尤其是晶体管器件电学性能与杂质和缺陷的种类、分布、浓度等关系的研究工作非常少。针对以上问题，本项目以非晶或者多晶薄膜ZnO基薄膜晶体管为研究对象，通过离子注入技术分别或者共掺杂注入轻元素，着重研究轻元素注入对氧化锌基半导体薄膜的结构影响，电学性能的调控，增强氧化锌晶体管的迁移率，阈值电压以及开关比等。研制出载流子迁移率达到50 cm2/Vs， 开关比高于10的7次方和亚阈值斜率小于100 mV/dec的ZnO基薄膜晶体管。