inzno双电层薄膜晶体管及其低压反相器应用研究

《inzno双电层薄膜晶体管及其低压反相器应用研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、■■：．，层堇－＇？Ｖ．‘；Ｔ？－分藥禱ＴＮ３揉ＣＶ，差藥燃ｆｔｉｌ含１强Ｈｆｔ；学學浸１３㈱４磐興舌．．＂．．）．纖ＮｏｒｔｈＵｎｉｖｅｒｓｉｔＯｆＣｈｉｎａｙ全日制工程硕±学位论文ＩｎＺｎＯ双电屬薄膜晶体管嚴其低压厦相器应屈研究■巧：．硕±研究生暴晋予防内楷爲魏肺薦志国副教授祿每ｗｇ驟齡佩竺立强研究员所在领域．主—年－化擎種＾，科院爾獅站｜．睡編續曾唯韻：－和专响

2、．．原创性声明，独本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在指导教师的指导下立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的科硏成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体。本声明的法律黃任由本人，均已在文中明确方式标明承担。．：Ｗ：／日期论文作者签名衣今手关于学位论文使用权的说明其中包括：本人完全了解中北大学有关保管、使用学位论文的规定，①学校有权保管、并向有关部口送交学位论文的原件与复印件；③学校可Ｐ乂采用影

3、印、缩印或其它复制手段复制并保存学位论文ｉ③学校可允许学＾｜复制赠送和交换学位校可乂学术交流为目的，位论文被查阅或借阅；④学保论文；⑤学校可从公布学位论文的全部或部分内容（密学位论文在解密后遵守此规定）。＂签名＝瓜岑日期：．＇Ｓ＇ｈ４导师签名；日期：如／／．＇ｉ套注岛图书分类号TQ386密级非密UDC硕士学位论文InZnO双电层薄膜晶体管及其低压反相器应用研究晁晋予指导教师（姓名、职称）袁志国副教授/竺立强研究员申请学位级别工程硕士专业名称化学工程论文提交日期20

4、16年5月20_日论文答辩日期2016年5_月23日学位授予日期年月日论文评阅人答辩委员会主席2016年5月20日中北大学学位论文InZnO双电层薄膜晶体管及其低压反相器应用研究摘要离子耦合效应为凝聚态物质电学性能的研究提供了一个新的思路。在采用离子液电解质作为栅介质的薄膜晶体管中，离子液电解质中的离子可以在外电场的作用下发生漂移，并且在电解质/电极界面处诱导产生厚度仅为1nm左右的双电层，其双电层电容通常>1μF/cm2。这一双电层电容通常比常规栅介质的电容高几个数量级，因此这类晶体管的工作电压较小，

5、通常都低于2V，其在低功耗传感、便携式电子器件等领域有着极大的应用潜力。壳聚糖是自然界第二丰富的氨基多糖高分子材料，在其分子结构中存在β-(1-4)-D-氨基葡萄糖基团和N-乙酰-D-氨基葡萄糖基团，目前已广泛应用于食品、医药以及化工等行业中。另外壳聚糖的分子链上存在着大量的游离氨基，当其溶解于稀酸溶液时会质子化，这些质子在适当条件下可以自由迁移，具有制备成高性能质子导体膜的潜力，因此壳聚糖薄膜在薄膜晶体管中有着一定的应用价值。有鉴于此，我们采用壳聚糖薄膜作为栅介质，研制了氧化物双电层薄膜晶体管，并且探

6、索了其在低工作电压反相器方面的应用，具体工作如下：（1）配制了壳聚糖和醋酸的混合水溶液，并采用旋涂工艺结合后续处理获得壳聚糖固态电解质薄膜。采用阻抗分析仪测试表明，制备的壳聚糖薄膜的在室温下的质子导电率高达3×10-3S•cm-1，同时其双电层电容高达~4-7μF•cm-2；然后采用壳聚糖薄膜作为栅介质，并采用磁控溅射工艺研制了氧化铟锌(InZnO)双电层薄膜晶体管(EDLTFT)。器件的电学性能使用keithley4200半导体参数分析仪在大气环境中进行测试，结果显示了器件的工作电压仅为1V，器件的开

7、关比高达107，亚阈值斜率仅为~65mv•dec-1，阈值电压为-0.28V；进一步测试表明，器件在低达1.0V的工作电压下具有很好的电学稳定性；最后，器件的瞬态响应测试表明壳聚糖栅介质的InZnOEDL-TFT的工作模式为质子调控双电层机制。（2）将制作的InZnOEDLTFT与一定阻值的电阻串联，获得了低压电阻负载型反相器。测试了Vdd为0.5V~3V时的反相器电压转移特性曲线，结果表明，反相器在中北大学学位论文低工作电压下具有较高的电压增益：在Vdd=0.5V时，电压增益~3.6，在Vdd=3V时

8、，电压增益~20，且电压增益值与Vdd呈线性依赖关系。然后测试了反相器的动态响应行为，结果表明反相器可以在10Hz的频率下工作。最后将反相器用于噪音信号处理，实现了降噪功能。（3）在壳聚糖栅介质InZnOEDLTFT上引入一个共平面栅电极，获得了具有双栅结构的InZnO双电层薄膜晶体管，实现了器件阈值电压和工作模式的有效调控。实验结果表明，当共平面栅极电压由+2V增加到-2V时，器件的工作模式得到了有效调控，阈值电压由~-0.4V增加到~0