2. IZO薄膜的制备和性能研究
靶材设计
Target label No.30 No.40 No.50 Zn/(Zn+In) in target (wt.%) 29.4 39.3 49.2 expection of ZnO/(ZnO+In2O3) in the films (wt.%) 30 40 50
IZO Channel
Source
Drain
80nm 60nm
顶栅
底栅 W / L=400μm / 40μm
4. IZO-TFT的制备和性能研究
(2) 结构对器件性能的影响
-5 10 3
Source SiO2 Drain
80nm 60nm 200nm 80nm
3
VDS=10 V
VG= 7 V
IZO Channel Gate
Ion/Ioff
IDS (μA) μFE (VGS=8V,VDS=8V) (cm2V-1s-1)
Gate SiO2 IZO Channel Substrate
80nm 200nm
Channel Gate Insulator
Source
Drain
IZO
Glass substrate
4. IZO-TFT的制备和性能研究
源漏电极Al2O3陶瓷掩模
4. IZO-TFT的制备和性能研究
实验参数：
器件结构 沟道层 氧气压强 绝缘层 氧气压强 电极 温度 顶栅 & 底栅 No.30 target 4~6×10-2 Pa SiO2 2.8×10-2 Pa Al 室温
2. IZO薄膜的制备和性能研究
(2) 表面形貌
Rrms nm
No.30 target 0.3
Ra nm
0.3
Rpv nm
3.3
No.40 target
0.7
0.5
10.3
No.50 target
0.9
0.5
17.3
2. IZO薄膜的制备和性能研究
(3) 电学性能
Resistivity (·cm )
Wavelength (nm)
3. SiO2薄膜的制备和性能研究
(4) 小结
i 室温PPD制备的SiO2薄膜平整性与非晶IZO相比较差 ii SiO2薄膜在一定氧压范围内具有介电性能，在 PO2=2.8×10-2Pa时，εr=3.92 iii SiO2薄膜具有很好的透明性，Ta%>80%
1
研究背景和研究内容
Channel Material
a-IZO
Target Material
ceramic ceramic ceramic ceramic ceramic ceramic
Dep. Method
RFMS
μFE (cm2V-1s-1)
45~55
Ion/Ioff 106
Vth (V) -20~-10 1.1 3~10 2.5 3.5 -3.2
IZO薄膜的制备及性能研究
SiO2薄膜的制备及性能研究 IZO-TFT的制备及性能研究 结论与展望
5
3. SiO2薄膜的制备和性能研究
脉冲等离子沉积SiO2实验参数
靶材
本底压强 氧气压强 工作电压 工作电流 脉冲频率 温度和时间
石英玻片
2×10-3 Pa 2.0~3.0×10-2 Pa -15 kV 5 mA 2 Hz 室温 20 min
1. 较高的μFE和Ion/Ioff——较大的驱动电流、较 快的器件响应速度 2. 溅射技术——大面积制备均匀 3. 低温制备——采用塑料基板，应用在柔性显示
1. 研究背景
铟锌氧化物(indium zinc oxide, IZO)——宽禁带 n型 2000年之前，主要工作为研究应用于太阳能电池，平板显示电极
10
-6
IDS (A ) IDS (A )
2
Substrate
2
VG= 5 V
10
-7
10
-8
VG= 3 V
1
0
10
-9
VG= 1 V VG=-1 V
0 -5
2
40
6
8 5 10 12 1014 V (V) V GS DS (V)
16 15 18
20
0
转移特性 输出特性
IDS
1/2
1
(10-3A1/2)
5.0
5.5
5.96
2. IZO薄膜的制备和性能研究
(4) 光学性能
50 100
(ahv) (10 cm ( eV ) Transmission %)
2
40 80 30 60 20 40 10 20 0 0 2.5 300
PO2 = 5.0×10 Pa PO2 = 4.5×10 Pa PO2 = 4.0×10 Pa PO2 = 3.5×10 Pa
10 10
6
A
4 2
B
1.19×10-3
C
8.73×10-3
(Ω·cm)
10
0
ρ10
1.03×10-3
n
-2
-3) 10 (cm
6.37×1020 C 5.41×1020
A
3.0
B
1.28×1020
μ
10
-4
2.5
(cm2V-1s-1)
3.5 4.0 4.5 9.52 9.72 PO2 (10-2Pa)
-2
2.5 mm
18
MIM结构
-10
-8
-6
-4
-2
0
2
4
6
8
10
V (V)
3. SiO2薄膜的制备和性能研究
(2) 电学性能
185 180 3.95 175
C=ε0· εr· S /d
4.00
Thickness (nm)
170 165
3.90 3.85
160 155 150 3.75 145 140 2.0 2.2 2.4 2.6 2.8 -2 PO (10 Pa) 2 3.0 3.70 3.80
4. IZO-TFT的制备和性能研究
(2) 结构对器件性能的影响
10 20
Gate SiO2 IZO Channel Substrate
80nm 200nm
-4
VDS = 12 V
IDS (A ) IDS / μA
VGS = 8 V VGS = 6 V
4
10
-6
10
10
-7
5
VGS = 4 V 2 VGS = 2 V VGS = 0 V
TFT-A
× ×
TFT-B
☆☆ 30
TFT-C
☆ 1.2
4. IZO-TFT的制备和性能研究
(2) 结构对器件性能的影响
Gate SiO2 IZO Channel Substrate
80nm 200nm
Source SiO2 Gate Substrate
Drain
80nm 60nm 200nm 80nm
a-IZO
a-IZO a-IZO a-IZO a-IZO
RFMS
RFMS RFMS RFMS DCMS
0.53
40 4~18 49.9 20
106
107 105 108 108
1. 研究背景
研究内容： (1) 直流磁控溅射法(DCMS)制备IZO沟道层 ——相关报道多为射频磁控溅射；靶材设计 (2) 脉冲等离子体沉积法(PPD)制备SiO2绝缘层 ——类似于PLD，未见报道 (3) 初步尝试IZO-TFT的制备 研究目的： 探讨DCMS法制备IZO沟道层的可行性，探索制备 IZO-TFT的实验条件，研究影响TFT性能的因素
OLED驱动电路
薄膜晶体管（TFT）
1. 研究背景
a-Si TFT
场效应迁移率低(μFE<1 cm2V-1s-1) 不透明，开口率<100% 光敏性强
p-Si TFT
大面积制备困难 均匀性差 制备温度较高
1. 研究背景
1. 研究背景
几种氧化物TFT及其性能
沟道层
SnO2 a-ZnO a-IZO a-IZO a-IGZO sc-IGZO
2. IZO薄膜的制备和性能研究
(1) 晶体结构
No.50 target
Intensity
No.40 target
No.30 target
10
20
30
40
50
60
70
80
2 (deg.)
2. IZO薄膜的制备和性能研究
(2) 表面形貌
No.30 target
No.40 target
No.50 target
绝缘层
PbZr0.2Ti0.8O3 ATO SiO2 SiO2 Y2O3 a-AlOx
(cm2V-1s-1)
5 8 15 4.5 12 1~10
μFE
Ion/Ioff
60 9×105 ~106 105 108 105
(V)
-2 22.5 -5 -6.5 1.4 3
Vth
1. 研究背景
氧化物TFT的特点
2
3 4
IZO薄膜的制备及性能研究
SiO2薄膜的制备及性能研究 IZO-TFT的制备及性能研究 结论与展望
5
4. IZO-TFT的制备和性能研究
顶栅结构TFT的制备流程
Al Gate SiO2
Al S/D
IZO
Glass substrate
4. IZO-TFT的制备和性能研究
top view
Al Gate SiO2 Al S/D