p型氧化物透明薄膜晶体管的研制

The oxide TFTs may be an ideal candidate to replace the a-Si TFT switching elements in the display area,due to large mobility and the opening rate. To solve the problem p-type oxide TFT optical sensitivity and poor stability, .the project is planned that TFTs are prepared by magnetron sputtering on the ITO glass and Si substrates with N and Li co-doped ZnO channel layer,ZrO2 and HfO2 insulation layer.Li and N co-doped ZnO, can not only complement the Li ion radius is small, reduce defect density, but also to improve the p-type conductivity and stability, and TFT performance to further improve the optical sensitivity and stability. Researches effectes of preparation and annealing conditions on the insulating layer and channel layer, and TFT performance.Morphology, structure and optical properties of the insulating layer and channel layer are studied.Researches the doping concentration and the conductive mechanisms of the channel layer, as well as carrier transport and electrical properties.To study insulating properties of the insulating layer.The preferred metal, ITO and ZnO doped transparent electrode in order to help improve the ohmic contact.With intermittent intermittent annealing way can reduce the interdiffusion and improve the quality of the device.Researches performance of the TFT, and effects of the external environment on TFT.Explore new TFT structure and preparation process, to improve the performance of the TFT.

氧化物TFT由于具有迁移率大、开口率高，被学术界认为是替代目前显示器中应用最广的a-Si TFT的理想候选开关元件。为解决当前p型氧化物TFT光学敏感性和稳定性问题，本项目拟用溅射在ITO玻璃和Si基片上用Li和N共掺ZnO等作沟道层、ZrO2和HfO2等作绝缘层制备TFT。Li和N共掺ZnO，不但可弥补Li离子半径小，减少缺陷密度，而且可提高p型导电性和稳定性，使其TFT性能及光学敏感和稳定性等进一步改善。主要研究制备和退火条件对沟道层和绝缘层及TFT性能的影响；研究绝缘层和沟道层的形貌、结构以及光学性质；研究沟道层的掺杂浓度和导电机制以及载流子输运等电学性能；研究绝缘层的绝缘性能；优选金属、ITO和ZnO掺杂透明电极，以利于改善欧姆接触；用间断间歇退火办法可减少互扩散，提高器件的质量；研究TFT的开关性能以及外界环境对TFT的影响；探索新型TFT结构和TFT制备工艺，提高TFT的性能。

TFT是TFT-LCD和AMOLED等平板显示器的关键部件。而目前在平板显示器中的开关元件主要是a-Si TFT，由于其迁移率太低（<1 cm2/V s）、对可见光敏感、开口率低等缺点，已不能满足大尺寸、高分辨率、超高清、高速的现代显示领域的需求。金属氧化物TFT（IGZO TFT和IHZO TFT已进入显示器试生产阶段）具有迁移率高(>10 cm2/V s）、开口率高等优点成为了a-Si TFT的理想替代品。但是，这些TFT的迁移率仍不能足够3D等现代显示的需求，针对这个问题，我们研制了几个系列氧化物TFT，获得主要研究结果如下：. 1.首次用磁控溅射制备出了高性能的ZnO:N-TFT，其迁移率为22.1 cm2/V s，开关比为1.1 × 108。相比已报道的Al、Mg、Ga等掺杂的ZnO-TFTs，其性能有显著提高；相比本征ZnO-TFTs，其开关比也有很大改善。该器件有较好稳定性。. 2.首次用磁控溅射制备出了高性能的ZnO:(Li,N)-TFT，其迁移率高达33.6 cm2/V s，开关比高达1.1 × 108；相比已报道的Al、Mg、Ga等掺杂的ZnO-TFTs和本征ZnO-TFTs，其性能均有显著提高，且其性能几乎可与使用In、Ga、Hf等资源稀少的非晶金属氧化物TFTs相媲美，表现出Li-N共掺杂的优越性。该器件良好的稳定性。这是文献报道中性能很好的。. 3.首次用磁控溅射制备出了高性能的IZNO -TFT，其迁移率为39.3 cm2/V s，阈值电压为2.4 V，开关比为2.2×107。该器件有较好稳定性。这是文献报道中性能很好的。. 4.首次用磁控溅射制备了高性能的IZLO TFT，其迁移率高达77 cm2/V s，开关比为2.5×106，阈值电压为3.4V。该器件良好的稳定性。该TFT器件的性能是目前文献报道中很好的。. 5.首次用磁控溅射制备了高性能的ZTLO TFT，其迁移率为45 cm2/V s，电流开关比为6x107，阈值电压为4.9V。该器件有较好稳定性。这是文献报道中性能很好的。. 6.首次用磁控溅射制备了高性能的ZTO:(Li,N) TFT，其迁移率为26.8 cm2/V s，阈值电压为6.0 V，电流开关比为4.5 × 107。该器件良好的稳定性。这是文献报道中性能较好的。