低壓ITO基薄膜晶體管研究.pdf

1、低壓氧化物薄膜晶體管以其在智能卡、便攜式移動設備、傳感器及有源矩陣顯示驅動陣列等諸多領域的潛在應用一直吸引著廣大科研工作者的關注。氧化物薄膜晶體管在其發(fā)展過程中所面臨的一個巨大挑戰(zhàn)是工作電壓過高(>20 V)，這就使得其低壓、低成本的潛在應用變?yōu)榛糜?。薄膜晶體管工作電壓降低的關鍵在于減小其閾值電壓，反轉其亞閾值斜率。這兩個參數(shù)均由柵介質材料控制。因此柵介質材料是低壓薄膜晶體管制備的重中之重。目前柵介質領域最為熱門的為固態(tài)電解液柵介質，這

2、是由于固態(tài)電解液內部電子能夠向薄膜界面移動并形成雙電層電容器。雙電層電容器的理論厚度只有一個1 nm，使其具有很高的電容值，能夠降低器件的工作電壓并提高器件的輸出電流。
　　 本論文的研究內容圍繞降低ITO基薄膜晶體管的工作電壓展開，主要有兩方面的工作：一是介孔SiO2無機固態(tài)電解液柵介質材料的優(yōu)化及其在ITO薄膜晶體管中的應用；二是新型的低壓聚合物固態(tài)電解液柵介質材料開發(fā)及其在ITO薄膜晶體管中的應用。具體內容如下：
　

3、　 1、介孔SiO2的內部微結構呈現(xiàn)柱狀陣列排布，柱與柱之間的間隙達到了5nm左右。我們采用4 nm的SiO2納米顆粒分散液對介孔SiO2柵介質做浸漬處理。實驗結果顯示，4 nm的SiO2納米顆粒成功的進入柱狀結構，降低了介孔SiO2柵介質材料的漏電流。同時由于納米顆粒的進入，介孔SiO2中離子的電離變得更加容易，介孔SiO2的離子電導率提高，電容值增加。對于不同的浸漬時間，介孔SiO2的性能表現(xiàn)略有不同。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，最佳的浸漬時間應

4、該是在60分鐘左右。納米顆粒對介孔材料的修飾可以顯著的改善介孔材料的基礎性能。
　　 2、殼聚糖是一種可再生的天然生物多糖化合物，其成膜性能優(yōu)良，無毒無色，生物兼容性強。在這篇論文里我們首次將殼聚糖應用作為薄膜晶體管柵介質。通過測試我們發(fā)現(xiàn)，在測試頻率為0.1 Hz時，殼聚糖薄膜的電容可達7.47μF/cm2。采用殼聚糖作為柵介質材料所制備的ITO基薄膜晶體殼聚糖性能優(yōu)越且表現(xiàn)穩(wěn)定，重復性好。作為薄膜晶體管的主要性能參數(shù)，該系列