氧等离子体和UV辐射对Oxide-TFT性能影响的文献调研报告

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1、氧等离子体和UV辐射对Oxide-TFT性能影响的文献调研报告1TFT的结构和工作原理薄膜晶体管（ThinFilmTransistor）一般由栅极、有源层、绝缘层、源漏电极构成，如图一所示。按照栅极的位置，可以把薄膜晶体管具体分为底栅（图a，b）和顶栅（图c，d）两种结构。进一步我们按照源漏极、绝缘层与有源层的位置不同，又可分为顶接触结构（图a，c）和底接触结构（图b，d）。图1.1薄膜晶体管结构示意图虽然TFT的结构各有不同，但是其工作原理是大同小异的，如图二。在TFT工作过程中，将TFT的源极接地，在栅极加上正电压VGS，

2、栅极和半导体层之间就形成了以绝缘层为介质的平板电容器。当VGS增大时，一方面排斥绝缘层上面沟道区域的空穴，留下载流子耗尽层。另一方面，在半导体界面处会有感应电子累积，形成反型层。感应出的表面电荷的多少受到施加的栅极电压大小的影响。这时在源漏极之间加上电压，就会有输出电流产生。图1.2TFT工作原理示意图氧化物半导体如ZnO，In2O3，InGaZnO等不仅迁移率比非晶硅高而且光学透过率高，还可以在低温工艺下制备，因此在AMLCD中使用低温透明氧化物必将有广阔的发展前景。氧气浓度是影响TFT特性的一个关键参数，因为氧空位是自由载

3、流子的主要来源。通过优化氧气浓度，器件可以得到很高的迁移率，表现出更好的性质。在器件制造完成后，在氧气氛围中退火可以影响半导体层的氧气浓度，更有效的降低电子陷阱的密度，这有助于提高TFT的性能。2氧等离子体对Oxide-TFT的影响Brillson[1]在室温条件下对ZnO进行氧气等离子体处理，以减少表面吸附杂质，发现ZnO与Au，Pt，Ir的肖特接触均有显著的改善，处理后肖特基的势垒高度变大，理想因子减小。氧等离子体处理减少了表面吸附杂质以及浅表面本征点缺陷，提供了一个更好的肖特基接触表面。Y.P.Deng团队[2]也通过实

4、验发现O2等离子体处理可以通过减小MIZO膜的表面吸附物和表面缺陷，阻止表面电子积累层的形成来改善Pt/ZnO接触的肖特基特性。Seungjun[3]研究了氧气等离子体处理对ALD生长的ZnO-TFT性能的影响，ZnO膜作为沟道层。随着等离子体处理时间的增加，薄膜中的氧空位含量从27.6%下降为19.4%，载流子浓度从4.9×1015cm-3减小到1.2×1014cm-3。制备TFT的开关比提高了两个数量级，亚阈值摆幅减小，但是器件的载流子迁移率也相应降低。表1不同时间长度氧等离子体处理ZnO-TFT的电学性能研究人员认为氧气

5、等离子体处理减少了薄膜中的氧空位缺陷，能有效的控制ZnO-TFT电学性能。随着等离子体暴露时间的增加，氧等离子体处理期间吸收的氧减少了ZnO膜的氧空位并松散地结合到它们的表面上。在这些ZnO-TFT中，由于低温等离子体氧化，氧原子没有扩散到界面沟道区。因此，表面沟道区的电阻高，而界面沟道区的电阻保持低，导致低的Ioff和大的Ion/Ioff。氧等离子体处理减少OH键和H2O分子并且在薄膜表面引入O2分子，改善SS值，μsat减小，此外Vth由于载流子浓度降低和表面上吸收氧分子而在正方向上移动。因此，氧等离子体处理是控制ZnOT

6、FT的电性能的有效方法。Chun-FengHu等人[4]用溶胶-凝胶法制备了底栅结构的掺杂Mg的IZO-TFT，进行O2和Ar等离子体处理，并且研究它们对器件电性能的影响。等离子体处理期间的退火效应使得晶粒生长，膜的粗糙度增加。XPS结果显示在等离子体处理之后氧空位增加，改善了迁移率，同时发现等离子体处理之后沟道层载流子浓度增加，Ion/Ioff比增大和Vth较大负偏移的明显增加。R.Hu[5]研究小组用金属有机化学气相沉积（MOCVD）制备的In2O3沟道层的薄膜晶体管。通过O2等离子体对In2O3薄膜进行处理。通过XPS和

7、霍尔效应测量表明，在O2等离子体处理过程中，离子轰击和离子吸附效应共存，离子吸附效应占优势,使得化学吸附的氧显着增加。图2.1表示随O2等离子体处理时间的In2O3表面的功函数（表面费米能级和真空能级之间的电势差）。随着等离子体处理时间的增加，功函数增加。这表明吸附的氧离子弯曲了In2O3的能带，并从表面和晶界消耗了In2O3。图2.1通过KFM测量的In2O3表面的功函数在沉积的In2O3沟道层中存在太高的背景载流子密度。在O2等离子体处理之后，In2O3沟道层的背景载流子密度随着等离子体处理时间的增加而降低，获得TFT的典

8、型传输特性。当等离子体处理时间增加时，观察到Von的正偏移。3UV辐射对Oxide-TFT性能的影响Jeong-SooLee等人[6]用UV处理溶液法制备的ZTO和IGZO有源层，经霍尔测量发现，当UV处理时间增加时，IGZO和ZTO膜的载流子浓度增加，使得阈值电压降低，并且