新型柔性银基透明导电多层膜用于非晶氧化物薄膜晶体管中源/漏电极的研究

To realize the application of amorphous oxide semiconductor thin film transistors (AOS TFT) in transparent and flexible displays, it is necessary to develop flexible and transparent source/drain electrodes with ohmic contact performance between source/drain electrodes and active layer of AOS TFT. In this project, flexible and transparent M-Doped SnO2/Ag/ M-Doped SnO2 (M is molybdenum, tungsten, etc.) multilayer films are developed for source/drain electrodes of transparent AOS TFT at low temperature(＜150℃). The main contents will conclude the following three parts: To obtain reasonable doping element and doping content of M-Doped SnO2 films, the microscopic properties of M-Doped SnO2 films with various doping elements and contents are studied experimentally and theoretically. Then, M-Doped SnO2/Ag/ M-Doped SnO2 Multilayer films with high transmittance value in the visible range (＞80%) and low resistivity(≤10-5 Ω•cm) are prepared by dual-target magnetron sputtering at low temperature. In addition, the interface properties between source/drain electrodes and active layers are investigated, and dependence of the electrical stabilities properties of AOS TFTs on source/drain electrodes materials are revealed.

开发与沟道层欧姆接触的柔性透明源/漏电极材料，成为研制用于新一代柔性透明显示技术中核心元件—非晶氧化物半导体薄膜晶体管(AOS TFT)的关键难题。本项目拟将“银基透明导电多层膜”和“高价态差掺杂氧化锡基透明导电薄膜”的优点结合起来，开发新型柔性银基透明导电多层膜(MTO/Ag/MTO，MTO = SnO2:M，M ＝ Mo,W等及其组合)材料作为源/漏电极，低温制备(＜150℃)全透明的AOS TFT。主要研究内容包括：理论分析掺杂对MTO体系的原子结构、能带结构、电子态密度等物理特性的影响，结合实验筛选出合适的掺杂元素和含量；采用磁控溅射技术低温制备高可见光透过率(＞80%)、低电阻率(≤10-5Ω•cm)的MTO/Ag/MTO多层薄膜；制备AOS TFT原型器件，研究MTO/Ag/MTO源/漏电极与AOS沟道层界面特性，揭示源/漏电极材料对AOS TFT器件电学稳定性的影响机理。

开发柔性全透明非晶氧化物半导体薄膜晶体管(AOS TFT)用的源/漏电极材料已成为新一代显示领域亟待解决的关键难题。为此，本项目将“银基透明导电多层膜”和“高价态差掺杂氧化锡基透明导电薄膜”的优点相结合，开发了新型柔性银基透明导电多层膜(MTO/Ag/MTO，MTO=SnO2:M，M ＝ Mo, W等及其组合) 源/漏电极材料，通过选取合适的沟道层和介质层，研制AOS TFT原型器件，挖掘影响器件电学性能及其稳定性的物理机制。.首先，通过理论计算结合实验研究分析了不同掺杂元素对MTO材料电学性能的影响机理。其次，开展了具有原创性的源/漏电极材料MTO/Ag/MTO的研究，探索了Ag层厚度，MTO掺杂元素、掺杂含量以及溅射时间等对MTO/Ag/MTO性能的影响机制，掌握了优良光学和电学性能MTO/Ag/MTO多层膜的磁控溅射制备方法。此外，以非晶铝铟锌氧化物(a-AIZO)或非晶锌锡氧化物(a-ZTO)作为沟道层，聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)作为介质层，制备a-AIZO TFT和a-ZTO TFT器件，探讨了源/漏电极材料、介质层厚度、沟道层结构等对a-AIZO TFT和/或a-ZTO TFT器件电学性能和/或稳定性的影响机制。最后，基于PET柔性基底，制备了MTO/Ag/MTO源/漏/栅电极的a-AIZO TFT器件，目前电学性能相对最佳（饱和迁移率2.24 cm2/Vs、阈值电压0.92V以及高于104的开关比）的器件其在可见光区的平均透过率为68.12%，表明MTO/Ag/MTO有潜力作为源/漏电极应用于柔性全透明AOS TFT技术中。本项目研究成果为AOS TFT在新一代柔性透明显示领域的应用打下了基础。