研究目的
研究Y掺杂对采用环保水溶液工艺制备的无毒水致InYO薄膜晶体管(TFTs)性能与稳定性的影响。
研究成果
在InYO薄膜中掺杂钇元素可减少氧空位和界面陷阱密度,从而提升薄膜晶体管(TFT)的电学性能与稳定性。最佳掺杂浓度为2摩尔%,此时迁移率达到12.8 cm2/V·s,阈值电压为1.4 V,亚阈值摆幅为0.33 V/十倍频程,在正偏压应力下阈值电压漂移仅2.31 V。这使得水相合成的InYO TFT适用于低成本环保型电子设备。
研究不足
该研究仅限于特定的Y掺杂浓度(最高6 mol%)和退火条件(350°C)。潜在的优化方向可能包括探索更高的掺杂水平、不同的退火温度或其他掺杂剂,以进一步提升性能和稳定性。
1:实验设计与方法选择:
本研究采用水溶液前驱体的溶液燃烧合成法制备InYO薄膜,旨在开发环保、低成本且氧空位减少、稳定性提升的薄膜晶体管(TFT)。理论模型包含阈值电压、迁移率、亚阈值摆幅及界面态密度计算方程。
2:样本选择与数据来源:
前驱体溶液由硝酸铟水合物和硝酸钇水合物溶解于去离子水配制,Y/In摩尔比设为0、1、2、4和6 mol%。数据采集自制备的TFT器件。
3:4和6 mol%。数据采集自制备的TFT器件。 实验设备与材料清单:
3. 实验设备与材料清单:设备包括旋涂机、加热板、炉管、安捷伦4155C半导体特性分析系统、紫外-可见分光光度计、X射线光电子能谱仪(Thermo-ESCALAB 250Xi)、掠入射X射线衍射仪(GIXRD)、原子力显微镜(AFM)及LCR表(安捷伦E4980A)。材料包含In(NO3)3·xH2O、Y(NO3)3·xH2O、去离子水、原子层沉积(ALD)Al2O3栅介质,以及不锈钢掩模图案化的源/漏电极。
4:2O、Y(NO3)3·xH2O、去离子水、原子层沉积(ALD)Al2O3栅介质,以及不锈钢掩模图案化的源/漏电极。 实验流程与操作步骤:
4. 实验流程与操作步骤:前驱体溶液搅拌2小时后,以6000 rpm旋涂于ALD Al2O3薄膜30秒,120°C烘干10分钟,350°C退火2小时。随后沉积源漏电极并进行电学与材料表征。
5:数据分析方法:
通过迁移率、阈值电压、亚阈值摆幅及界面态密度方程分析数据。统计分析采用拉伸指数衰减拟合评估偏压应力稳定性。
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