新型氧化物薄膜晶体管的研究进展

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晶态IGZO_薄膜晶体管的研究进展

第 38 卷第 8 期2023 年 8 月Vol.38 No.8Aug. 2023液晶与显示Chinese Journal of Liquid Crystals and Displays晶态IGZO薄膜晶体管的研究进展姜柏齐1，刘斌1，刘贤文1，张硕1，翁乐1，史大为2，郭建2，苏顺康2，姚琪3，宁策3，袁广才3，王峰1，喻志农1*（1.北京理工大学光电学院，北京市混合现实与先进显示技术工程研究中心，北京 100081；2.重庆京东方显示技术有限公司，重庆 400714；3.北京京东方显示技术有限公司，北京 101520）摘要：随着显示技术的不断发展，对高性能、高稳定性的薄膜晶体管（Thin Film Transistor，TFT）的需求日趋增加，通过结晶改善薄膜晶体管性能的方法受到大量关注。

当前，铟镓锌氧化物（IGZO）材料由于具有迁移率高、柔性好、透明度高等优势，被广泛用于薄膜晶体管的沟道中，而改善IGZO沟道层的结晶形态也成为研究热点。

本文总结了晶态IGZO薄膜晶体管器件的研究进展，详细介绍了IGZO系化合物的晶体结构，重点阐述了单晶、c轴取向结晶、六方多晶型、尖晶石型、纳米晶型和原生结晶型IGZO的结构和各晶态IGZO薄膜晶体管的制备方法、器件性能和稳定性，深入分析其微观结构，总结物理特性，阐述不同晶系结构的结晶机理，建立不同晶体结构与电学特性的关系，最后对晶态IGZO薄膜晶体管的发展进行展望。

关键词：晶态IGZO薄膜；薄膜晶体管；晶体结构；研究进展中图分类号：TN321+.5 文献标识码：A doi：10.37188/CJLCD.2023-0121Research progress on crystalline IGZO thin film transistor JIANG Bai-qi1，LIU Bin1，LIU Xian-wen1，ZHANG Shuo1，WENG Le1，SHI Da-wei2，GUO Jian2，SU Shun-kang2，YAO Qi3，NING Ce3，YUAN Guang-cai3，WANG Feng1，YU Zhi-nong1*（1.School of Optics and Photonics， Beijing Engineering Research Center of Mixed Reality and Advanced Display， Beijing Institute of Technology， Beijing 100081， China；2.Chongqing BOE Display Technology Co.， Ltd.， Chongqing 400714， China；3.Beijing BOE Display Technology Co.， Ltd.， Beijing 101520， China）Abstract： With the development of display technology， the demand for high-performance and high-stability thin film transistors （TFTs） is increasing. The method of improving the performance of thin film transistors through crystallization has received a lot of attention. Currently， indium gallium zinc oxide （IGZO） materials are widely used in the channels of thin film transistors due to their advantages such as high mobility， flexibility，and high transparency. Improving the crystalline morphology of the IGZO channel layer has become a research hotspot.This article summarizes the research progress of crystalline IGZO thin film transistor devices，文章编号：1007-2780（2023）08-1031-16收稿日期：2023-04-04；修订日期：2023-05-10.基金项目：国家重点研发计划（No.2021YFB3600703）Supported by National Key Research and Development Program of China（No.2021YFB3600703）*通信联系人，E-mail： znyu@第 38 卷液晶与显示introduces in detail the crystal structure of IGZO compounds， and focuses on the structure of single crystalline，c-axis-aligned crystalline，hexagonal polycrystalline，spinel，nanocrystalline，and protocrystalline IGZO，as well as the preparation methods，device performance，and stability of various crystalline IGZO thin-film transistors.We also analyze the microstructure of crystalline IGZO，summarize the physical properties，describe the crystallization mechanism and establish the relationship between crystal structure and electrical properties. At last， the development of crystalline IGZO thin film transistor is prospected.Key words： crystalline IGZO film； thin film transistor； crystal structure； research progress1 引言薄膜晶体管（TFT）是使用半导体材料制成的绝缘栅极场效应管。

有机薄膜晶体管的研究进展

有机薄膜晶体管的研究进展
雷小丽
（西安邮电学院理学院，陕西西安７０２）１１１
摘要：介绍有机薄膜晶体管（ｒａｉＴｉＦｌｒｓｔｓＯＦｓ的结构、ＯｇｎｈｉＴａｉｏ，ＴＴ）ｃｎｍｎｓｒ制备工艺及其应用，评述该领域的研
涂、自组装、真空蒸镀、墨打印等［；喷２同时，使用所
的有机半导体材料来源广泛，类繁多，种可通过修饰材料结构来改善ＯＴｓ的器件性能。除此之外，ＴＦ
到了１５ｃ２Ｖｓ是当时报到的最高的场效应迁移．ｒ／，ｎ率，器件的开关比达到了１。ｉｔａｏｏｌｓ等０。Ｄｍｉｋｐｕｏｒ
喷墨打印技术在有机半导体器件当中的应用，．Ｆ
Ｇａｎｅ等人［利用喷墨打印技术制备了全塑有机ｒｉｒ２］薄膜晶体管。１９９５年，ｏａａａｕＤｄｂｌｐｒ等人［在Ｓｉ］ｃ — ｅｃ期刊上报道了他们制备的双层结构的双极型ｎｅＯＴＴ器件，出场诱导二维载流子传输的机理，Ｆｓ指开拓了双极型ＯＴ器件新的研究领域。该类双ＴＦｓ
加工等优点，器件的基础研究和应用开发发展十分迅速ｎ。ｏＴＦｓ主要应用在液晶或ＯＬＤ］ＴＥｓ显示
双层并五苯的薄膜，ＴＦ器件的场效应迁移率达ＯＴｓ

2024年金属氧化物TFT显示器背板市场发展现状

2024年金属氧化物TFT显示器背板市场发展现状引言金属氧化物薄膜晶体管（Metal Oxide Thin Film Transistor，简称MOTFT）作为新型显示器背板技术，在显示器行业中逐渐得到广泛应用。

本文将详细介绍金属氧化物TFT显示器背板市场的发展现状。

1. 金属氧化物TFT显示器背板的概述金属氧化物TFT显示器背板作为平板显示器中的重要组成部分，其主要功能是控制显示器中的每个像素点的亮度和颜色。

它采用金属氧化物薄膜晶体管作为电子元件，具有高分辨率、高刷新率、低功耗等优势。

2. 金属氧化物TFT显示器背板市场的规模金属氧化物TFT显示器背板市场在过去几年中保持了快速增长的态势。

根据市场研究公司的数据，2019年全球金属氧化物TFT显示器背板市场规模达到XX亿美元，并且预计未来几年将继续保持较高的增长率。

3. 金属氧化物TFT显示器背板市场的主要应用领域金属氧化物TFT显示器背板广泛应用于各类显示设备中，包括液晶电视、电脑显示器、智能手机、平板电脑等。

其中，液晶电视是金属氧化物TFT显示器背板的主要应用领域，占据了市场的主要份额。

4. 金属氧化物TFT显示器背板市场的竞争态势目前，金属氧化物TFT显示器背板市场呈现出竞争激烈的态势。

全球范围内有多家知名厂商涉足该市场，例如三星、LG、Innolux等。

这些厂商通过不断提升产品质量、降低成本、拓展销售渠道等手段，争夺市场份额。

5. 金属氧化物TFT显示器背板市场的发展趋势随着技术的不断进步，金属氧化物TFT显示器背板市场将呈现出以下几个发展趋势： - 高分辨率和高刷新率要求的增加：随着消费者对显示效果要求的提升，金属氧化物TFT显示器背板需要提供更高的分辨率和刷新率。

- 超薄设计的需求增加：随着移动设备的普及，对于显示器背板厚度的要求越来越高。

- 高性能和低功耗的平衡：金属氧化物TFT显示器背板需要在提供高性能的同时，保持低功耗，以满足用户的需求。

金属氧化物IGZO薄膜晶体管的最新研究进展

金属氧化物IGZO薄膜晶体管的最新研究进展刘翔;薛建设;贾勇;周伟峰;肖静;曹占峰【期刊名称】《现代显示》【年(卷),期】2010(000)010【摘要】最近几年,金属氧化物IGZO薄膜晶体管成为研究热点,具有高迁移率、稳定性好、制作工艺简单等优点,备受人们关注.文章综述了制作金属氧化物IGZO晶体管的结构及其优缺点,总结了影响金属氧化物IGZO薄膜晶体管性能的因素,并提出了制作高性能金属氧化物IGZO薄膜晶体管的方法.【总页数】5页(P28-32)【作者】刘翔;薛建设;贾勇;周伟峰;肖静;曹占峰【作者单位】京东方科技集团股份有限公司,TFT-LCD器件与材料技术研究所,北京,100176;京东方科技集团股份有限公司,TFT-LCD器件与材料技术研究所,北京,100176;京东方科技集团股份有限公司,TFT-LCD器件与材料技术研究所,北京,100176;京东方科技集团股份有限公司,TFT-LCD器件与材料技术研究所,北京,100176;山东省泰山学院物理与电子工程学院,山东泰安,271021;京东方科技集团股份有限公司,TFT-LCD器件与材料技术研究所,北京,100176【正文语种】中文【中图分类】TN383.+1【相关文献】1.金属氧化物薄膜晶体管最新研究进展 [J], 王春兰;李玉庆;韩莎;姚奇;高博2.脉冲激光沉积法制备金属氧化物薄膜晶体管研究进展 [J], 符晓;彭俊彪;许伟;陈俊龙;袁炜键;黎群杰;梁志豪;张旭;姚日晖;宁洪龙3.IGZO薄膜晶体管的制备及其光电特性的研究 [J], 刘璐;高晓红;孟冰;付钰;孙玉轩;王森;刘羽飞;胡顶旺4.IGZO薄膜晶体管的制备及其光电特性的研究 [J], 刘璐;高晓红;孟冰;付钰;孙玉轩;王森;刘羽飞;胡顶旺5.IGZO薄膜晶体管的制备及其光电性能 [J], 付钰;高晓红;孟冰;王森;孙玉轩因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

基于双栅结构的氧化锌薄膜晶体管发展研究

基于双栅结构的氧化锌薄膜晶体管发展研究摘要：从上个世纪80年代起，薄膜晶体管(TFT) 的制备工艺、特性表征和模型建构等研究基本都是基于单栅器件进行的，所以单栅的TFT器件的工艺制备、器件结构解析模型等都研究的相对比较成熟。

然而，近几年，一种具有发展潜力的双栅结构TFT引起了世界普遍的关注。

双栅结构的TFT具有更强的电流驱动能力，更低的漏电流和较好的亚阈值特性，可以抑制短沟道效应等优点，逐渐成为颇具有发展前景的新型器件结构。

本论文在氧化锌 (ZnO) 的性质和薄膜的制备方面做一些讨论，并对常规TFT的结构进行分析，探讨了双栅结构的ZnO薄膜晶体管的工作模式。

关键词：氧化锌，双栅结构，工作模式0引言有源矩阵液晶显示器和有源矩阵有机发光二极管显示器是新型显示技术的主流，而TFT是有源矩阵显示驱动电路的核心器件。

近几年，以ZnO-TFT为代表的氧化物薄膜晶体管因具有相对高的迁移率、简单的制备工艺、均匀性好、制备温度低等优点得到了迅速的发展，被认为是最有希望的下一代薄膜晶体管技术。

1氧化锌材料性质ZnO是一种新型的II-VI族宽带隙半导体材料，常温下其禁带宽度为3.37ev[1]，为直接带隙半导体。

II-VI族半导体包括VI族元素Zn，Cd，Hg 与Ⅱ族元素O，S，Se，Te组成的二元化合物[2]。

ZnO与氮化镓(GaN)具有相近的晶格常数和禁带宽度，原料易得廉价，而且相对于GaN，ZnO具有更高的熔点(1975 o C)和激子束缚能(60meV，GaN为21meV)。

在ZnO研究和应用中，薄膜是其主要的形态结构。

ZnO的晶体结构主要为六边纤锌矿结构和立方闪锌矿结构，纤锌矿结构稳定性最高。

ZnO 薄膜非常容易成膜，现有的工艺技术都可以获得质量稳定的ZnO薄膜。

ZnO的刻蚀工艺也简单，最重要的是ZnO的原材料非常多，容易得到，没有毒性，没有污染，成本便宜，有着非常广泛的潜在的应用领域，在全球范围内引起了广泛的关注。

金属氧化物tft的发展历程

金属氧化物tft的发展历程金属氧化物薄膜晶体管（TFT）是一种关键的材料，广泛应用于电子设备的显示和驱动电路中。

下面将介绍金属氧化物TFT的发展历程。

20世纪60年代初，晶体管技术开始在电子设备中得到应用。

早期的晶体管采用硅材料制造，但其制造过程复杂且成本高昂。

为了寻找一种更经济实用的晶体管材料，科学家开始研究金属氧化物材料的特性和潜力。

1964年，美国贝尔实验室的物理学家 David J. Payne 首次发现了二氧化锰（MnO2）薄膜晶体管的半导体特性。

随后，科学家们逐渐发现了其他金属氧化物材料的半导体性质。

1971年，美国IBM公司的物理学家 Ching W. Tang 独立地提出了铝门电极技术，利用含铝的氧化物作为半导体材料，成功制造出可用于驱动显示器的金属氧化物TFT。

此后，金属氧化物TFT的发展逐渐加速。

20世纪80年代，随着液晶显示技术的发展，金属氧化物TFT开始广泛应用于液晶显示器中，取代了传统的液晶驱动电路。

金属氧化物TFT具有高尺寸稳定性、低失真度、高电子迁移率等优点，能够提供更清晰、稳定的显示效果。

20世纪90年代，随着电子设备的迅速发展，金属氧化物TFT的研究重点开始转向提高材料的性能和制造工艺的改进。

科学家们陆续发现了多种金属氧化物材料的优异特性，如氧化锌（ZnO）、氧化铟（In2O3）、氧化铟锌（IZO）等。

随着新材料的引入和工艺的不断改进，金属氧化物TFT在性能和可制备性方面取得了显著的进展。

例如，氧化锌TFT具有高电子迁移率（可达到100 cm²/Vs以上）、低工作电压和低功耗等优点，广泛用于手机、平板电脑、电视等电子设备的显示和驱动电路中。

此外，金属氧化物TFT还被应用于柔性显示技术、光电传感器、射频识别和生物传感器等领域。

通过不断的研究和创新，金属氧化物TFT的应用前景将更加广阔。

总结起来，金属氧化物薄膜晶体管作为一种重要的材料，在电子设备的显示和驱动电路中发挥着重要作用。

氧化物薄膜晶体管研究

氧化物薄膜晶体管研究随着科技的不断发展，氧化物薄膜晶体管作为一种重要的电子器件，在集成电路、生物医学、光电子等领域得到了广泛的应用。

本文将详细讨论氧化物薄膜晶体管的制备、特性、应用等方面，旨在为相关领域的研究人员提供一些参考。

一、氧化物薄膜晶体管的制备氧化物薄膜晶体管的制备主要包括基底准备、氧化物薄膜的生长和器件的加工三个环节。

其中，基底准备是关键步骤之一，它直接影响着氧化物薄膜的生长和器件的性能。

常用的基底材料有硅、玻璃、金属等，需要根据实际应用需求进行选择。

氧化物薄膜的生长是制备过程中的核心环节，常用的方法有物理气相沉积、化学气相沉积、溶胶-凝胶法等。

这些方法各有优劣，需要根据实际需求进行选择。

例如，物理气相沉积和化学气相沉积方法可以在较高的温度下制备出高质量的氧化物薄膜，但设备成本较高，工艺复杂；溶胶-凝胶法则可以在较低的温度下制备出均匀、透明的氧化物薄膜，但需要严格控制工艺条件，以保证薄膜的质量。

在氧化物薄膜生长完成后，需要进行器件的加工，包括源极、栅极、漏极等部位的制备和连接。

这一步骤通常需要使用光刻、刻蚀等技术，需要严格控制工艺参数，以保证器件的性能和稳定性。

二、氧化物薄膜晶体管的特性氧化物薄膜晶体管作为一种电子器件，具有一些独特的特性。

首先，氧化物薄膜晶体管的载流子迁移率较高，可以达到硅基器件的几十倍甚至上百倍，这使得其具有较高的开关速度和较低的功耗。

其次，氧化物薄膜晶体管的阈值电压较低，这使得其具有较低的驱动电压，有利于实现低功耗应用。

此外，氧化物薄膜晶体管的制备工艺相对简单，成本较低，适合大规模生产。

三、氧化物薄膜晶体管的应用由于其独特的特性，氧化物薄膜晶体管在多个领域得到了广泛的应用。

例如，在集成电路中，氧化物薄膜晶体管可以作为数字和模拟电路的基本元件，用于实现逻辑运算、信号放大等功能。

在生物医学领域，氧化物薄膜晶体管可以用于构建生物传感器和神经模拟器，用于检测生物分子和模拟神经信号传导。

氧化物薄膜晶体管

氧化物薄膜晶体管
1 关于氧化物薄膜晶体管
氧化物薄膜晶体管（Oxide Thin Film Transistor，简称OTFT）是一种利用氧化物材料作为晶体管通道的器件，并且这种氧化物材料的厚度在一百到几千纳米之间，因此其被称之为薄膜晶体管。

由于氧化物材料具有结构简单，制作工艺简单，电性优良，而且能够直接制备在易受损的衬底表面，因而OTFT被众多研究者视为如今新型平板显示器（Panel Display）的重要关键。

2 优势
OTFT特别适合立体显示和柔性显示技术，如头戴式虚拟现实（Headmounted Virtual Reality）显示器，因其可实现大尺寸或超大尺寸集群控制，而且具有器件构筑厚度超薄，弯曲抗性强，散热快，耐腐蚀性强，适应度宽等优势，而这一优势显著减少了电子消费品的厚度与体积，大大增强了设备的可靠性和安全性，并且可满足响应速度与大视角要求。

3 应用
OTFT众多优势使其在消费类电子产品领域获得了快速发展，其应用领域不仅包括有表面张力显示屏，头显，可穿戴设备；还可适用于手机，数码摄像机，数字相框，MP3，GPS等多种产品。

而手机，电视和信息显示设备的发展已推动OTFT成为新一代显示技术的关键。

可预言，OTFT技术将成为未来将来消费性电子产品的重要元件。

4 结论
由于其具有结构简单，电性优良，灵敏极高，构筑厚度超薄，弯曲抗力强等优势，OTFT技术推动了消费类电子产品的发展，并预示着今后消费类电子产品依赖OTFT技术将更加广泛。

金属氧化物tft的发展历程

金属氧化物tft的发展历程
金属氧化物薄膜晶体管（TFT）的发展历程可以追溯到20世纪70年代末期，当时人们开始研究硅基薄膜晶体管的可行性。

然而，随着液晶显示器的发展，需要更高的像素密度和更高的控制电压，所以需要一种新型的晶体管。

1980年代初期，日本东芝公司研究开发出了一种高电子迁移率（mobility）的非晶硅薄膜晶体管，但这种晶体管必须在高温下制造，所以很难应用于液晶显示器。

随着氧化锌（ZnO）和氧化铟（In2O3）等金属氧化物薄膜的出现，人们开始尝试制造金属氧化物薄膜晶体管，这些氧化物具有高电子迁移率、透明度和稳定性等优良特性，非常适合用于显示器的驱动电路。

1990年代初期，韩国三星公司和日本索尼公司分别实现了氧化锌和氧化铟基TFT的制造，随之而来的是液晶显示器的大规模应用。

此后，金属氧化物薄膜晶体管得到了大力发展，其中最为重要的是采用了氧化铟锡（ITO）薄膜作为透明电极，这使得液晶显示器具有更高的亮度和更大的视角范围。

如今，金属氧化物薄膜晶体管已成为制造平板显示器、智能手机等电子产品的重要技术之一，并在无机半导体领域展开了广泛的研究和应用。

背沟道刻蚀型氧化物薄膜晶体管的研究

背沟道刻蚀型氧化物薄膜晶体管的研究全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：背沟道刻蚀型氧化物薄膜晶体管（Back-gate etching type Oxide thin film transistors, 简称BEOTFT）是一种新型的薄膜晶体管结构，具有优异的性能和潜在的应用前景。

该技术是在晶体管背面进行刻蚀，形成掺杂和氧化层，从而实现了晶体管的优化设计和制备。

本文将对BEOTFT的研究进行探讨，分析其制备方法、性能特点以及在应用领域的潜力。

一、背槽道刻蚀型氧化物薄膜晶体管的制备方法1、基板制备：首先需要选择合适的基板材料，一般采用玻璃或硅基板。

然后对基板进行清洗和处理，以保证其表面的光洁度和成膜性。

2、氧化物薄膜薄膜沉积：在清洁的基板上，利用化学气相沉积（CVD）或者溅射等方法沉积氧化物薄膜。

氧化物薄膜主要用于作为晶体管的绝缘层。

3、掺杂层形成：在氧化物薄膜上通过背面刻蚀形成掺杂层，提高晶体管的性能。

4、源漏极电极和栅极的沉积：利用光刻和蒸发等工艺，在氧化物薄膜上沉积源漏极电极和栅极等金属电极。

5、退火处理：最后对晶体管进行热处理，以提高薄膜的结晶性和稳定性。

1、低功耗：由于氧化物薄膜的优异绝缘性能和掺杂层的高效能，使晶体管具有低功耗的特点。

2、高移动度：背槽道刻蚀型氧化物薄膜晶体管通常具有高电子迁移率和载流子迁移率，使得其在高频率和高速应用上具有优势。

4、制备成本低：相对于传统的薄膜晶体管，背槽道刻蚀型氧化物薄膜晶体管的制备成本更低，具有较高的经济性。

基于以上性能特点，背槽道刻蚀型氧化物薄膜晶体管在显示技术、传感器、光电器件等领域有着广泛的应用前景。

背槽道刻蚀型氧化物薄膜晶体管作为新型晶体管结构，具有广阔的应用前景。

在显示技术领域，其高速度、高分辨率和低功耗的特点使其成为下一代面板技术的主要选择。

在传感器领域，其高灵敏度和稳定性使其在生物医学、环境检测等领域有着重要的应用价值。

在光电器件领域，其高电子迁移率和稳定性使其成为制备高性能器件的重要手段。

基于β-Ga2O3大功率金属氧化物半导体场效应晶体管的研究

基于β-Ga2O3大功率金属氧化物半导体场效应晶体管的研究基于β-Ga2O3大功率金属氧化物半导体场效应晶体管的研究近年来，随着半导体器件的发展，对功率器件的需求也日益增长。

在诸多功率器件中，金属氧化物半导体场效应晶体管（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistors, MOSFETs）因其具有高功率、高频率和低驱动电压等优势而成为研究的热点之一。

在众多半导体材料中，β-Ga2O3日益被认为是一种非常具有潜力的材料。

β-Ga2O3具有宽带隙（约4.9 eV），高电子迁移率和较高的热导率等特点，使其在高功率器件中具备很好的应用前景。

因此，基于β-Ga2O3材料的大功率MOSFETs成为了众多研究者的关注点。

首先，我们需要了解β-Ga2O3的生长和制备方法。

β-Ga2O3通常采用分子束外延（Molecular Beam Epitaxy, MBE）和金属有机化学气相沉积（Metal Organic Chemical Vapor Deposition, MOCVD）等方法进行生长。

这些方法能够实现高质量的薄膜生长，并满足大功率器件的需求。

其次，对于大功率MOSFETs的设计和制备，我们需要考虑多个关键参数。

首先是栅极电极材料的选择。

一般来说，金属栅极电极具有较低的电阻和高的导电性，因此常使用金属材料，如钨（W），铝（Al）等。

其次是栅氧化物（Gate Oxide）的选择。

一个好的栅氧化物应该具有良好的绝缘性能和足够的厚度，以减小栅电流（Gate Current）和减轻击穿电压的产生。

常用的栅氧化物材料有氧化铝（Al2O3）和氧化铪（HfO2）等。

另外，对于β-Ga2O3材料的性能和载流子输运机制进行研究也是至关重要的。

研究发现，β-Ga2O3材料具有较高的电子迁移率和较小的电子有效质量，这使得它在高功率器件中具有较低的电阻和较高的载流子迁移率。

此外，β-Ga2O3中存在掺杂和氧化等问题，也需要进行深入研究。

p型薄膜晶体管(TFT)的研究进展

近年来，氧化物薄膜晶体管发展迅速，高迁移率、高可见光透过率以及低温加工工艺等优势使其在柔性显示领域占据重要地位。

目前关于氧化物TFT 的文章报道大部分是n 型TFT，为进一步提高集成电路的性能，需要制造有稳定性能的p 型TFT。

文章对比了4种TFT 器件结构的组成、工作原理以及其在显示器领域中的应用，重点阐述了自1997年起p 型TFT 的研究进展，包括其制备方法、制备原材料以及得到的TFT 的相关性能等；最后详细介绍了制备p 型TFT 的半导体材料和其新型应用领域，表明p 型TFT 在显示领域中具有重要应用前景。

关键词：薄膜晶体管；p 型；金属氧化物；铜铁矿；半导体材料中图分类号：TB34 文献标识码：A DOI：10.19881/ki.1006-3676.2020.12.09Research Status of p-type Thin Film Transistor(TFT)Zhang Shiliang 1 Zhai Rongli 2（1. Soda Factory of Shandong Haihua Co. Ltd.， Shandong，Weifang，262737；2.School of Microelectronics，Shandong University，Shandong，Jinan，250101）Abstract ：As one of the leading technology in the field of flat panel display，thin-film transistor (TFT) plays an important role in the electronic information industry. In recent years，oxide-based thin-film transistors have developed rapidly，the advantages of high mobility，high transmittance in visible light，and low-temperature fabrication processes make them important in the field of flexible displays. Most of the current reports on oxide TFTs are n-type TFTs，to further improve the performance of integrated circuits，it is necessary to manufacture p-type TFTs with stable performance. Based on the relevant theory of TFT，this paper discusses the four device structures，working principle and the major applications of TFT in the field of displays，then，through in-depth understanding of p-type TFT，the research progress of p-type TFT since 1997，including its preparation method，preparation raw materials，and related parameters of the obtained TFT，etc.，were reviewed；finally， the semiconductor materials for the preparation of p-type TFTs and their new application fields are also described in detail，indicating that p-type TFTs have made significant contributions in the field of display.Key words ：Thin film transistor；p-type；Metal oxide；Delafossite；Semiconductor2山东大学微电子学院，山东，济南，250101）的研究进展基金项目：本文系山东省自然科学基金项目（项目编号ZR2018QEM002）研究成果。

n型薄膜晶体管(TFT)的研究进展

n 型薄膜晶体管(TFT)的研究进展孙源爽1 杨卿煜2 李治玥2（1.山东海化股份有限公司热力电力公司，山东，潍坊，262737；2.香港大学，物理系，香港，999077）摘要：文章详细地介绍了以IGZO TFT 为主要代表的显示材料以及n 型TFT 的工作原理、研究进展及在其制备的过程中可能受到的限制和影响、在许多技术和领域方面的实际应用。

IGZO TFT 的原理和性能特点相比于其他的新型半导体材料和薄膜晶体管具有很大的技术优势，这也就使得它在大尺寸柔性液晶显示及大尺寸超高清液晶显示等电子信息领域的应用上具有巨大的潜在价值。

关键词：薄膜晶体管；n 型；IGZO 中图分类号：TB34 文献标识码：A DOI：10.19881/ki.1006-3676.2020.12.11Research status of n-type thin film transistor (TFT) Sun Yuanshuang 1 Yang Qingyu 2 Li Zhiyue 2（1.Shandong Haihua Co. Ltd.，Shandong，Weifang，262737；2.Department of Physics， the University of Hong Kong， Hong Kong，999077）Abstract ：This article introduces some principles and research progress of n-type TFT represented by IGZO TFT，the impact on them in the preparation process，and its application in many fields. Compared with other semiconductor and the corresponding thin film transistors，the performance of IGZO TFT has great advantages，the advantages make it have great potential application value in the technical fields of flexible display and large-size ultra-high-definition display. Key words ：Thin film transistor；n-type；IGZO作者简介：孙源爽，女，1985年生，高级工程师，研究方向：信息控制与信息处理。

高迁移率金属氧化物半导体薄膜晶体管的研究进展

第 39 卷第 4 期2024 年 4 月Vol.39 No.4Apr. 2024液晶与显示Chinese Journal of Liquid Crystals and Displays高迁移率金属氧化物半导体薄膜晶体管的研究进展李强，葛春桥*，陈露，钟威平，梁齐莹，柳春锡，丁金铎（中山智隆新材料科技有限公司，广东中山 528459）摘要：基于金属氧化物半导体（MOS）的薄膜晶体管（TFT）由于较高的场效应迁移率（μFE）、极低的关断漏电流和大面积电性均匀等特点，已成为助推平板显示或柔性显示产业发展的一项关键技术。

经过30余年的研究，非晶铟镓锌氧化物（a-IGZO）率先替代非晶硅（a-Si）在TFT中得到推广应用。

然而，为了同时满足显示产业对更高生产效益、更佳显示性能（如高分辨率、高刷新率等）和更低功耗等多元升级要求，需要迁移率更高的MOS TFTs技术。

本文从固体物理学的角度，系统综述了MOS TFTs通过多元MOS材料实现高迁移率特性的研究进展，并讨论了迁移率与器件稳定性之间的关系。

最后，总结展望了MOS TFTs的现状和发展趋势。

关键词：金属氧化物半导体；薄膜晶体管；场效应迁移率；偏压稳定性中图分类号：TN321+.5 文献标识码：A doi：10.37188/CJLCD.2024-0032Research progress of high mobility metal oxide semiconductorthin film transistorsLI Qiang，GE Chunqiao*，CHEN Lu，ZHONG Weiping，LIANG Qiying，LIU Chunxi，DING Jinduo （Zhongshan Zhilong New Material Technology Co. Ltd.， Zhongshan 528459， China）Abstract：Thin-film transistor （TFT）based on metal oxide semiconductor （MOS）has become a key technology to boost the development of the flat panel display or flexible display industry due to their high field-effect mobility （μFE）， extremely low cut-off leakage current and good large-area electrical uniformity. After more than 30 years of research，amorphous indium gallium zinc oxide （a-IGZO）is the first to be popularized in TFT by replacing the amorphous silicon （a-Si）. However， in order to simultaneously meet the multiple upgrade requirements of the display industry for higher productivity，better display performance （such as high resolution， high refresh rate，etc.） and lower power consumption， MOS TFTs technology with higher mobility is required.From the perspective of solid-state physics，this paper reviews the research progress of MOS TFTs to achieve high mobility characteristics through multi-component MOS materials， and discusses the relationship between mobility and device stability. Finally， the status quo and development trend of MOS TFTs are summarized and prospected.文章编号：1007-2780（2024）04-0447-19收稿日期：2024-01-23；修订日期：2024-02-14.基金项目：中山市科技计划（No.LJ2021006，No.CXTD2022005，No.2022A1009）Supported by Zhongshan Science and Technology Development Plan（No.LJ2021006，No.CXTD2022005，No.2022A1009）*通信联系人，E-mail：gechunqiao@zhilong.pro第 39 卷液晶与显示Key words： metal oxide semiconductor； thin-film transistor； field-effect mobility； bias stability1 引言在各类消费电子和工业设备显示中，薄膜晶体管（TFT）驱动背板是保障显示屏幕稳定运行的核心部件。

非晶氧化物半导体材料及薄膜晶体管的研究进展

非晶氧化物半导体材料及薄膜晶体管的研究进展◎马梦阳明雪梅张鑫王超*一、引言近年来，显示技术快速更新换代，相关产品如平板电脑、智能手机、高清电视等随技术发展向更加便携、集成化、智能化趋势发展。

目前，传统主流的平板显示技术包括有源矩阵液晶显示（AMLCD ）及有源矩阵有机发光二极管显示（AMOLED ），而在这两大显示技术中，薄膜晶体管（Thin Film Transistor,TFT ）背板技术都是其核心关键技术。

而新兴技术micro-LED 也可以使用TFT 进行驱动。

因此可以说，在迅速发展的显示技术中，薄膜晶体管TFT 技术占有重要地位，作为显示驱动的关键器件，薄膜晶体管的性能将影响着整体的显示质量和性能。

薄膜晶体管（TFT ）广泛应用在大尺寸液晶平面显示。

目前，商业化的TFT 主要包括以下几类：一是传统硅基TFT，包括氢化非晶硅（a-Si:H TFT ）、低温多晶硅（LTPS TFT，二是有机材料TFT，三是金属氧化物TFT，主要是非晶氧化物（AOS ）TFT。

其中，传统非晶硅薄膜晶体管工艺虽已比较成熟，但由于其迁移率较低（不到1cm 2/Vs ）、电学可靠性较差等原因，已不能满足新型显示技术的需求。

多晶硅TFT 相对而言，迁移率较高（50~100cm 2/Vs ）、稳定性好，可以满足高端显示器的要求，但是生产工艺复杂、成本高、薄膜均一性差、原材料要求较高，且制备温度较高，大大限制了其商业化应用；有机薄膜晶体管具有制备均一性好、柔性强等优点，但是其稳定性极差；而非晶氧化物半导体材料（AOS ）由于具有较高的载流子迁移率、对可见光的透过率高、大尺寸均匀性、良好的电学稳定性和制备工艺相容性，为超高清大屏显示、透明电路、柔性显示等新一代显示技术带来了发展契机，受到越来越多的关注。

相应地，AOS-TFT 具有很多优越的性能如较高的迁移率、良好的偏压和光稳定性、易于低温制备等，成为TFT 领域的研究热点。

薄膜晶体管研究进展

薄膜晶体管研究进展许洪华1，徐征2, 黄金昭2，袁广才2，孙小斌2，陈跃宁1（1.辽宁大学物理系，沈阳 110036 ; 2.北京交通大学光电子技术研究所，发光与光信息技术教育部重点实验室，北京 100044 )摘要：薄膜晶体管是液晶显示器的关键器件，对显示器件的工作性能具有十分重要的作用。

本文论述了薄膜晶体管的发展历史，描述了薄膜晶体管的工作原理，分析了非晶硅薄膜晶体管、多晶硅薄膜晶体管、有机薄膜晶体管、ZnO活性层薄膜晶体管的性能结构特点与最新进展，并展望了薄膜晶体管的应用。

关键词：薄膜晶体管；液晶显示；ZnO薄膜中图分类号:TN304；TQ050；TB742 文献标识码：AResearch Progress on Thin Film TransistorXU Hong-hua1, XU Zheng2, HUANG Jin-zhao2, YUAN Guang-cai2, SUN Xiao-bin2, CHEN Yue-ning1(1. Department of Physics, Liao-ninUniversity, Shenyang 110036 ; 2. Key Laboratory of Luminescence and OpticalInformation , Ministry of Education Institute of Optoelectronics Technology, Beijing Jiaotong University , Beijing 100044 ) Abstract: Thin film transistor（TFT）which is of great importance in the properties of display devices is the key device of liquid crystal display. In this paper, the research history and the operating principles of TFT are described, meanwhile, the outstanding properties and recent research progress on thin film transistor such as amorphous silicon TFT, polycrystalline silicon TFT, organic TFT and ZnO-Based TFT are analyzed. At last, the development trends of thin film transistor are forecasted.Key Words: thin film transistor; liquid crystal display; zinc oxide thin film1 引言纵观信息时代迅猛发展的各项技术，不论网络技术与软件，还是通信技术、计算机技术，如果没有TFT-LCD 为代表的平板显示技术做人机交互界面，就构不成现在的信息社会。

金属氧化物薄膜晶体管最新研究进展

金属氧化物薄膜晶体管最新研究进展王春兰;李玉庆;韩莎;姚奇;高博【摘要】薄膜晶体管(TFTs)为满足高性能平板显示器的发展需求,正经历着快速增长的态势,同时其应用也扩大到新型透明电子和功能型电子领域.基于大量文献和研究工作,阐述金属氧化物TFTs的发展历程,非晶硅、低温多晶硅以及有机物等半导体材料TFTs的研究现状,重点论述基于单一或多元金属组分以及复合纳米结构的高性能氧化物TFTs的关键性结构和迁移率.认为新型复合纳米结构的氧化物TFTs不仅在很大范围内影响现有的电子器件,而且也将应用于新型的显示、存储以及通信等重要领域.这些新型薄膜材料以及薄膜电子器件未来将会在超越传统薄膜电子领域呈现全新的局面.【期刊名称】《纺织高校基础科学学报》【年(卷),期】2018(031)004【总页数】8页(P438-445)【关键词】薄膜晶体管;金属氧化物;高迁移率;显示器;低温多晶硅;非晶硅;半导体材料【作者】王春兰;李玉庆;韩莎;姚奇;高博【作者单位】西安工程大学理学院,陕西西安710048;西安工程大学理学院,陕西西安710048;西安工程大学理学院,陕西西安710048;西安工程大学理学院,陕西西安710048;西安工程大学理学院,陕西西安710048【正文语种】中文【中图分类】TN3050 引言以TFTs液晶显示器为代表的新型平板显示器,因其涉及技术面广、产业带动力大,已然成为信息产业的重要支柱之一,同时也是国家工业化进程的重要体现. 伴随着高性能显示器的发展需求,TFTs技术的发展趋势主要为简化加工流程,降低生产成本以及优化TFTs器件的各项性能. 这是适应新型科学技术的全新定义,一方面是为降低加工过程对环境造成的不利影响,制造出绿色环保电子件;另一方面是为满足如柔性电子、一次性电子、可穿戴电子以及电子皮肤等新型透明电子的发展需求[1-4]. 同时,新型TFTs还体现于其他重要的功能化电子,如射频识别、透明电极、探测器以及X射线图谱仪等[5-7]. 其中TFTs的射频器件已实现了低廉玻璃或塑料衬底的大批量印刷生产. 射频识别标签将会是今后全球商业物流链中采用最广泛的技术之一. 近年来,可低温制备的非晶透明氧化物TFTs受到广大研究者的瞩目. 因为非晶氧化物半导体的导带主要是由球形对称的金属阳离子的大半径s轨道构成,相邻电子轨道会产生较大重叠,从而为电子传输形成有效通道,并且不受非晶半导体结构的影响,最终使得非晶氧化物半导体获得较大的载流子迁移率[8]. 重要的是,很多研究报道指出,相比较非晶硅和有机半导体,单一金属(In、Ga、Zn、Sn)以及多元金属(GaInZnO、ZnSnO、InZnO)氧化物薄膜可以实现高性能氧化物TFTs. 这些新型的氧化物TFTs具有显著的高电子迁移率(>30 cm2·V-1·s-1)、较低的薄膜制备温度(RT～350 ℃)以及良好的透光性等特点[9]. 对于便携电子来说,非晶氧化物TFTs 还具有薄膜制备工艺简单、成本低廉、应力低、光洁度高、兼容性好以及可大面积生长等优点. 此外,通过对非晶硅生产线的技术改造,可以实现非晶氧化物TFTs的工业化生产,大幅度降低生产设备和成本的投入. 因此氧化物TFTs成为柔性平板电子器件的首选元件.目前,以非晶InZnO(IZO)和InGaZnO(IGZO)为代表的氧化物半导体薄膜晶体管显示器,已经成为工业化的高端显示器之一,其成本造价远比低温多晶硅和有机半导体TFTs显示器更具有竞争力,并且具有响应快、功耗低、能效更高以及清晰度更好等优点. 这些都使得氧化物背板技术成为支撑高清甚至超高清显示功能的关键技术之一,也是新型显示产业发展的必备技术[10]. 但非晶ZnO基薄膜晶体管要满足新型透明电子的发展需求,正面临着高性能和低温大面积沉积共存的关键性挑战:(1)非晶ZnO基薄膜晶体管的载流子迁移率一般都在10 cm2·V-1·s-1左右,这还有待进一步提升;(2)要同时获得具有较高的迁移率(>10 cm2·V-1·s-1)和稳定性的非晶ZnO 基薄膜晶体管,往往需要500 ℃以上的高温惰性气氛或高纯氧热退火处理,这极大限制了非晶ZnO基薄膜晶体管的低温实际应用. 因此,如何研制出低温大面积(RT ～350 ℃),且具有高迁移率和良好稳定性的高性能非晶ZnO基薄膜晶体管,是其应用于新型透明电子的重要科学问题.1 氧化物TFTs的发展历史TFTs的80年发展历程,是在寻求更为优良的沟道层材料和制备技术的过程. TFTs 理论研究最早出现于20世纪30年代,此后的很长时间因受限于高性能材料和先进技术发展,TFTs的研究工作一直停留在理论阶段．直至1962年,RCA实验室的WEIMER制造出硫化镉TFTs[11].它是利用多晶结构的N型硫化镉半导体薄膜为晶体管的沟道层,采用沉积在玻璃上的SiO2薄膜作为晶体管的绝缘层,同时采用真空技术沉积金电极．该硫化镉TFTs的输出特性是源漏电压在2～3 V之间时,器件电流就开始趋于饱和;随后硒化镉、碲、砷化铟、锗等半导体应用于TFTs沟道层薄膜. 然而其研究进展缓慢,很大程度是受限于当时液晶技术的未成熟,加之当时兴起的硅技术,使得TFTs显示器件及其相关技术一直处于被搁浅的状态[12]. 此外,硒化镉半导体薄膜的稳定性和调控性均较差,无法满足液晶显示器的需要.图 1 氧化物薄膜晶体发展趋势[18]Fig.1 Development trends of oxide TFTs[18]在过去的30年里,玻璃基底的硅基TFTs取得了巨大的工业化应用,但其性能已远不能满足新型电子产品的发展要求,其原因在于非晶硅TFTs迁移率低(～1 cm2·V-1·s-1),影响了显示器的响应速度,在光照条件下,非晶硅产生过多的光生电荷，加重了生产负担[13];同时，高温多晶硅TFTs的迁移率(10～100 cm2·V-1·s-1)虽远高于非晶硅,但其高度化的集成制备成本过高并且稳定性差[14];此外,由于玻璃衬底太重,容易破裂,增加了大尺寸显示器的制造成本,因此具有质轻、柔韧性强以及成本低廉等优点的塑料基底的TFTs为高性能柔性电子器件的研发提供了可靠途径. 有机TFTs是以有机材料作为栅绝缘层和半导体活性层[15-16]. 它是较早可室温制备的薄膜电子之一,具有可低温大面积沉积、低成本以及环境友好等优点,符合当前电子显示器的发展需求,并且其场效应迁移率(～10 cm2·V-·s-1)接近和超越非晶硅水平,但离高性能柔性电子应用还有很长的一段距离. 因为有机半导体TFTs的开启电压较大、工作电流低,并且其环境稳定性差,这些均是制约有机TFTs应用的重要问题[17].直至2001年,以ZnO为代表的透明氧化物半导体成为研究热点[18](图1). NOMURA[19] 等人报道了脉冲激光沉积(生长温度高达700 ℃)多组分的单晶透明InGaO3(ZnO)5薄膜于单晶氧化钇稳定氧化锆基底,HfO2为栅极绝缘层,ITO为源漏电极和栅电极. 其IGZO TFTs 载流子迁移率高达80 cm2·V-1·s-1,这一氧化物将TFTs研究推向了一个新的高度和方向. 此外,NOMURA[20] 等人在室温条件下研制出基于柔衬底上非晶IGZO TFTs,其场效应迁移率为9 cm2·V-1·s-1. 随后,陆续有很多的氧化物TFTs被报道[21-23],主要是在低温或者室温条件下利用溶胶凝胶或者磁控溅射等方法研制具有高迁移率性能的ZnO、SnO2、In2O3等透明氧化物TFTs. 因此基于以上组分的新型高迁移率氧化物TFTs在近10年间迅速掀起了透明电子的应用研究热潮.2 提高金属氧化物TFTs迁移率2.1 单一金属组分氧化物TFTs单一金属组分的ZnO、SnO2、In2O3有着较大的禁带宽度(>3.0 eV)和高导电性能. 其氧化物半导体TFTs电学性能与本征半导体的氧空位缺陷、金属阳离子间隙以及H等浅施主有关[24]. 文献[25] 分别利用高价态过渡金属Ti和Mo通过磁控溅射掺杂ZnO TFTs,其器件迁移率分别为15.3 cm2·V-1·s-1和13.8 cm2·V-1·s-1. 此外,由于金属Mo比Zn的热稳性要高,因此可以改善ZnO TFTs的偏压稳定性(见图2).很多研究者通过承载高电容的high-k氧化物或者有机物薄膜作为TFTs的绝缘层或介质层,这能为TFTs提供更多有效的诱导电荷,增加其跨导,并且降低器件的阈值电压和关态电流,从而改善对氧化物TFTs的电学性能. 如XU[26]通过溅射沉积的半导体MgO薄膜作为背栅结构的ZnO TFTs的介质层,使器件迁移率增大到78.3 cm2·V-1·s-1. ADAMOPOULOS[27] 通过喷雾热解法将碱金属Li掺杂ZnO前驱液,沉积在high-k ZrO2绝缘层,并以ITO为栅电极,其Li-ZnO TFTs的迁移率为85 cm2·V-1·s-1. WANG[28] 通过室温条件下的离子束辅助沉积高性能In2O3薄膜,并采用high-k有机介质层,其器件迁移率高于120 cm2·V-1·s-1.2.2 多金属组分氧化物TFTs因ZnO和In2O3分别具有方铁锰矿和纤锌矿的不同晶体结构,因此制备的InZnO 薄膜通常呈现非晶态结构,并且其电学性能会随离子比而变化. 非晶IZO TFTs因其有着较高的迁移率和开关比,以及低亚阈值摆幅和阈值电压等优越性能,已应用于一些触摸屏和太阳能电池. 但由于非晶IZO易形成氧空位缺陷,呈现高自由电子密度,从而影响了非晶IZO TFTs的关态电流和稳定性. BANGER[29] 通过溶胶凝胶常用碱土金属Ba和Sr共掺杂IZO薄膜,获得良好稳定性的InBa(Sr)ZnO TFTs，迁移率为26 cm2·V-1·s-1. FORTUNATO[30] 利用溅射沉积ATO栅绝缘层,以及ITO 为栅极的非晶IZO薄膜,并用IZO薄膜作为接触电极,其TFTs迁移率高于100cm2·V-1·s-1.(a) -20 V时的转移特性曲线 (b) 40 V时的转移特性曲线(c) 20 V时的阈值电压漂移值与偏压时间的关系 (d)40 V时的阈值电压漂移值与偏压时间的关系图 2 0.2%钼掺杂氧化锌薄膜晶体管在不同偏压时间的转移特性[25]Fig.2 Transfer characteristics of 0.2% Mo-doped ZnO TFT device at different stress time[25]图 3 铟镓锌氧薄膜晶体管迁移率[32]Fig.3 Mobility of IGZO TFTs混合型非晶In2O3-Ga2O3-ZnO体系(IGZO)是目前最具有应用前景的TFTs沟道层材料之一[31]. 其In、Ga、Zn比例及其生长温度一直是研究IGZO TFTs电学性能如迁移率、开关比以及开启电压等方面的热点. IGZO薄膜中的ZnO含量会影响IGZO TFTs的稳定性,而In与Ga的引入则可以调节其载流子浓度. In含量的增加可以使氧空位的数量增加,提升非晶IGZO薄膜中的载流子浓度. Ga与O结合形成的化学键比In和Zn分别与O的结合键更紧密,从而抑制薄膜中的氧空位,降低了其TFTs的载流子浓度. NOMURA[32] 通过控制In-Ga-Zn-O体系中离子的组分比,来调控器件的载流子迁移率、开关电流比以及开启电压等电学性能,使得非晶IGZO TFTs的迁移率变化区间为1～100 cm2·V-1·s-1(图3).控制ZTO中In的含量形成多金属组分的半导体ZnInSnO(IZTO),目前已成为高迁移率氧化物TFTs的有源层材料之一[33]. LEE[34] 首次利用喷墨印刷技术制备了IZTO TFTs,并采用ITO为栅极和源漏电极,其晶体管迁移率～30 cm2·V-1·s-1. Sn4+和In3+可以增强IZTO的迁移率,并且Zn2+可有效降低TFTs的关态电流,同时不对迁移率造成明显的退化影响. SONG[35] 通过磁控溅射沉积IZTO(In∶Zn∶Sn=40∶36∶24)薄膜于SiO2/Mo/SiO2/玻璃基底,其IZTO TFTs 载流子迁移率为52.4 cm2·V-1·s-1.2.3 复合结构的氧化物TFTs近十年来,随着不同维度和结构的纳米颗粒(NCs)、单壁碳管(SWNTs)、薄膜等材料的不断研发,基于上述纳米结构的复合氧化物TFTs也有着越来越多的报道.相对于无复合结构的氧化物TFTs而言,它们有着更高的载流子迁移率，较低的制备温度，良好柔韧性以及易与塑料匹配等特点,同时也代表了新型的薄膜类别之一. 它将为高性能的TFTs技术甚至薄膜电子提供一种较高的可能性[36](见表1).2.3.1 纳米点或纳米颗粒复合氧化物TFTs ZAN[37] 通过自组装的聚苯乙烯球纳米点复合IGZO TFTs的沟道层,降低顶栅结构的In1/3Ga1/3Zn1/3O TFTs的导电沟道的有效长度以及电子传输过程的能障,使其器件高迁移率为79 cm2·V-1·s-1. WANG[38] 通过优化的低温(350 ℃)、大气环境下的溶胶凝胶法将电学性能良好的In2O3 NCs复合到非晶IZO薄膜,得到背栅结构的非晶IZO/In2O3 NCs TFTs,并通过降低SiO2层的厚度,改善器件的阈值电压和亚阈值摆幅,其非晶IZO/In2O3 NCs TFTs的迁移率高于30 cm2·V-1·s-1(见图4).表 1 传统薄膜晶体管与新型薄膜晶体管技术对比[36]Table 1 Comparison of traditional TFTs technology with new one薄膜晶体管载流子迁移率/(cm2·V-1·S-1)制备温度/℃柔韧性与塑料基底的匹配度非晶硅1～250低低低温多晶硅10～100<500低低非晶氧化物半导体10<500高中有机物半导体1～25中高碳纳米管2 500～25中高纳米线514～25中高硫化钼700～25——石墨烯200～1 000～25——量子点27<500高中复合氧化物薄膜140～350高中(a) 器件的转移特性曲线 (b) 器件迁移率与复合氧化铟纳米颗粒比例的关系(c) 不同SiO2层厚度晶体管的转移特性曲线 (d)器件迁移率和SiO2层厚的关系图 4 非晶铟锌氧/氧化铟纳米颗粒复合薄膜晶体管的电学性能[38]Fig.4 Electrical properties of amorphous IZO/In2O3 NCs TFTs[38]2.3.2 SWNTs复合氧化物TFTs 利用SWNTs的高电导率、迁移率以及柔韧性,进一步提高溶胶凝胶法制备的非晶IZO半导体的高性能,如高载流子迁移率、大的开启电流以及优良的柔韧性等[39](图5). 非晶IZO/SWNTs复合TFTs获得了140 cm2·V-1·s-1高载流子迁移率,并将其复合薄膜沉积在SiNx/ITO玻璃衬底,ITO为接触电极的全透明的复合氧化物TFTs,其迁移率为63.4 cm2·V-1·s-1. 这是因为SWNTs代替了部分的非晶IZO半导体,而载流子在SWNTs中的传输散射低,因此SWNTs为复合薄膜中载流子的运输提供了“快捷通道”. 此外,由于SWNTs的加入,薄膜的柔韧性增强,其器件最小弯曲半径低于0.7 mm,即使将器件经过300余次弯曲,其TFTs性能也未有太大改变.图 5 基于碳管复合的非晶氧化物薄膜晶体管示意图[40]Fig.5 Schematic diagram of amorphous oxide TFTs of the concentration of SWNTs[40]由于SWNTs的静电屏蔽效应在复合薄膜的半导体材料和SWNTs之间很难被关闭,导致耗尽型TFTs有着相对较大的阈值电压和亚阈值摆幅. 因此，需要在非晶氧化物TFTs的沟道薄膜中加入适量的高氧亲合势的金属阳离子来调节氧化物TFTs的开启电压. LIU[40]采用非晶ZnMgO/SWNTs复合TFTs获得迁移率为135cm2·V-1·s-1,阈值电压为 1 V,开关比为107,亚阈值斜率小于200 mV的增强型晶体管器件;当采用非晶IGZO/SWNTs时,迁移率为132 cm2·V-1·s-1,阈值电压为0.8 V,器件的稳定性较好[41](见图6).2.3.3 多层沟道薄膜复合氧化物TFTs 近年来,很多研究报道指出两种及其以上的沟道层复合薄膜可以明显改善氧化物半导体TFTs的电学性能和稳定性,其中关注度较高的双沟道薄膜器件通常具有背栅和顶接触的结构,且前沟道层是处于栅介质层和后沟道层之间,主要用于提升氧化物TFTs的迁移率,而后沟道层主要用于提升器件对偏压和光照的稳定性. 因此,双沟道薄膜层的物理厚度和前沟道界面薄膜的自由电子密度是决定氧化物TFTs电学性能的关键因素.(a) 器件的转移特性曲线 (b) 器件迁移率与器件沟道长度的关系(c) 真空存放条件下器件的转移特性曲线 (d) 大气存放条件下器件的转移特性曲线图 6 非晶铟镓锌氧/单壁碳纳米管复合薄膜晶体管的电学性能[41]Fig.6 Electrical properties of amorphous IGZO/SWNTs composite TFTs[41]KIM[42] 采用两种不同的非晶氧化物薄膜复合形成的IGZO/IZO (5 nm) 或者IGZO/ITO (>8 nm) 双沟道层,其TFTs迁移率分别为51.3 cm2·V-1·s-1和104 cm2·V-1·s-1. WANG[43] 采用7组组合层的In2O3/Ga2O3 TFTs,其迁移率高达51.3 cm2·V-1·s-1. ZAN[44] 报道了一种高稳定性和高迁移率的非晶IGZO TFTs,其主要采用Ca/Al薄膜覆盖在非晶In1/3Ga1/3Zn1/3O TFTs顶层,即使在长时间的大气环境中,其器件的迁移率仍高达100 cm2·V-1·s-1.这些研究结果表明,以非晶氧化物半导体薄膜为主体,通过复合不同维度和结构的纳米材料可以实现低成本、低温制备的新型非晶氧化物半导体TFTs. 重要的是,这种兼容性良好的新型复合电子薄膜材料可以为研制高性能氧化物半导体TFTs提供新的研究途径.3 结束语高性能氧化物TFTs背板技术迅速成为支撑大尺寸、超高分辨率显示器关键技术之一. 重要的是,以高性能非晶态氧化物为主体,基于不同维度的纳米颗粒、纳米管以及薄膜等复合结构氧化物TFTs为新型薄膜电子设计提供了新的研究思路和途径. 这既能解决薄膜电子高迁移率(>30 cm2·V-1·s-1)的核心问题,同时也能实现薄膜电子的低温沉积技术. 因此,高性能的氧化物TFTs将在很大范围内影响现有的电子领域,未来也将会超越传统电子技术领域并打开全新的局面.参考文献:【相关文献】[1] EDA G,FAMCHINI G,CHHOWALLA M,et rge-area ultrathin films of reduced gaphene oxide as a transparent and flexible electronic material[J].Nature Nanotechnology,2008,3(5):270-274.[2] CHERENACK K,ZYSSET C,KINKELDEI T.Wearable electronics:Woven electronic fibers with sensing and display functions for smart textiles[J].Advanced Materials,2010,22(45): 5178-5182.[3] CHEN Y,AU J,KAZLAS P,et al.Electronic paper:Flexible active-matrix electronic ink display[J].Nature,2003,423(6936):136.[4] WANG C,HWANG D,YU Z,et er-interactive electronic skin for instantaneous pressure visualization[J].Nature Materials,2013,12(10):899-904.[5] CANTATORE E,GEUNS T C,GELINCK G H,et al.A 13.56-MHz RFID system based on organic transponders[J].IEEE Journal of Solid-State Circuits,2007,42(1):84-92.[6] AUSTON D,LAVALLARD P,SOL N,et al.An amorphous silicon photodetector for picosecond pulses[J].Applied Physics Letters,1980,36(1):66-68.[7] ANTONUK L E,BOUDRY J,HUANG W,et al.Erratum:Demonstration of megavoltage and diagnostic X-ray imaging with hydrogenated amorphous silicon arrays[J].Medical Physics,1992,19(6):1455.[8] MEYERS S T,ANDERSON J T,HUNG C M.Aqueous inorganic inks for low-temperature fabrication of ZnO TFTs[J].Journal of the American Chemical Society,2008,130(51):17603.[9] GADRE M J，ALFORD T L.Highest transmittance and high-mobility amorphous indium gallium zinc oxide films on flexible substrate by room-temperature deposition and post-deposition anneals[J].Applied Physics Letters,2011,99(5):733.[10] FORTUNATO E,BARQUINHA P,BARQUINHA P,et al.Oxide semiconductor thin-film transistors:A review of recent advances[J].Advanced Materials,2012,24(22):2945.[11] WEIMER P K.The TFT a new thin-film transistor[J].Proceedings of theIRE,1962,50(6):1462-1469.[12] LIU G,FONASH S J.Polycrystalline silicon thin film transistors on corning 7059 glass substrates using short time,low-temperature processing[J].Applied PhysicsLetters,1993,62(20):2554-2556.[13] POWELL M J.The physics of amorphous-silicon thin-film transistors[J].IEEE Transactions on Electron Devices,1989,36(12):2753-2763.[14] CHEN C Y,LEE J W,WANG S D et al.Negative bias temperature instability in low temperature polycrystalline silicon thin-film transistors[J].IEEE Transactions on Electron Devices,2006,53(12):2993-3000.[15] DIMITRAKOPOULOS C D,MALENFANT P R,DIMITRAKOPOULOS C D,et anic thin film transistors for large area electronics[J].Advanced Materials,2002,14(14):99.[16] DINELLI F,MURGIA M,LEVY P,et al.Spatially correlated charge transport in organic thinfilm transistors[J].Physical Review Letters,2004,92(11):116802.[17] DIMITRAKOPOULOS C D,MASCARO D anic thin-film transistors:A review of recent advances[J].IBM Journal of Research & Development,2001,45(1):11-27.[18] KWON J Y,JEONG J K.Recent progress in high performance and reliable n-type transition metal oxide-based thin film transistors[J].Semiconductor Science & Technology,2015,30(2):024002.[19] NOMURA K,OHTA H,UEDA K,et al.Thin-film transistor fabricated in single-crystalline transparent oxide semiconductor[J].Science,2003,300(5623):1269-1272.[20] NOMURA K,OHTA H,TAKAGI A,et al.Room-temperature fabrication of transparent flexible thin-film transistors using amorphous oxidesemiconductors[J].Nature,2004,432(7016):488-492.[21] YANG J H,JI H C,CHO S H,et al.Highly stable AlInZnSnO and InZnO double-layer oxide thin-film transistors with mobility over 50 cm2/V·s for high-speed operation[J].IEEE Electron Device Letters,2018,39(4):508-511.[22] WOO H,KIM T,HUR J,et al.Determination of intrinsic mobility of a bilayer oxide thin-film transistor by pulsed I-V method[J].Nanotechnology,2017,28(17):175201.[23] JI H C,YANG J H,NAM S,et al.InZnO/AlSnZnInO bilayer oxide thin-film transistors with high mobility and high uniformity[J].IEEE Electron Device Letters,2016,37(10):1295-1298.[24] CG V D W.Hydrogen as a cause of doping in zinc oxide[J].Physical ReviewLetters,2000,85(5):1012.[25] XU L,LI Z,LIU X,et al.Tunable electrical properties in high-valent transition-metal-doped ZnO thin-film transistors[J].IEEE Electron Device Letters,2014,35(7):759-761. 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氧化物磁性薄膜的研究现状及进展

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氧化物磁性薄膜的研究现状及进展
兰中文，孙科，陈盛明
（．１电子科技大学电子薄膜与集成器件国家重点实验室，四川成都６０５；１０４２江苏省磁性材料与器件工程技术研究中心，江苏无锡２４９）．１１９
上系统（Ｏ）方面，ＳＣ要求磁性材料由三维的体材料向二维的薄膜材料方向发展。这方面发达国家一
直走在我们前面，国际上用磁性薄膜做成的各种如磁性器件，包括薄膜磁记录介质、薄膜型磁头、薄
用脉冲激光沉积（ＬＰＤ）法在玻璃，晶化的Ｍｏ、Ａ及Ｚ２４１ｎＯ基片上制备了约ｌｍ厚的ＭｎｎｇＺ铁氧体薄膜，基片温度为室温ｌ。研究表明，用】】
摘要：综述了氧化物磁性薄膜的研究现状及进展，重点介绍了国际上在尖晶石、磁铅石以及石榴石铁氧
体薄膜制备方面取得的最新研究成果，并指出今后的发展方向。
关键词：铁氧体薄膜；尖晶石；磁铅石；石榴石；发展方向
中图分类号：０８．３４４＋４文献标识码Ａ文章编号：１０－８０２０）１０１－６０１３３（０７０－０３０
得到了较好的解决，但磁性器件的平面化、高频化
一
直是尚未很好解决的难题。在满足特定磁性能的
前提下，磁性器件的平面化、高频化要求减小体积和重量，尤其是为了与粉体工艺兼容，从而构成片
２尖晶石铁氧体薄膜
２１．Ｍｎ系铁氧体薄膜
２０００年日本长崎大学工程系和日本ＴＤＫ公司

氧化物tft

氧化物tft氧化物薄膜晶体管（TFT）是一种新型的薄膜晶体管技术，利用氧化物材料作为电子传输层来实现高性能的显示和电子设备。

近年来，氧化物TFT技术取得了显著的进展，并被广泛应用于液晶显示屏、有机发光二极管（OLED）显示屏、柔性显示屏等领域。

与传统的硅基TFT相比，氧化物TFT具有许多优势。

首先，氧化物TFT具有更高的电子迁移率，这意味着它们可以传输更多的电荷并实现更快的响应速度。

其次，氧化物TFT在低温条件下制备，可以与柔性基板结合，实现柔性显示器件的制备。

此外，氧化物TFT还具有较高的光透过率和较低的功耗，使其在显示技术中具有广泛的应用前景。

氧化物TFT最早应用于液晶显示屏，取得了显著的效果。

由于其高速和高精度的响应特性，氧化物TFT可以实现更高的刷新率和更细腻的图像显示，提供更好的观看体验。

随着OLED技术的发展，氧化物TFT也被广泛应用于OLED显示屏的驱动电路中。

由于OLED显示屏需要更高的电流和电压来激活发光材料，氧化物TFT 的高电流驱动能力使其成为理想的选择。

除了显示技术，氧化物TFT还在其他电子设备中得到了广泛应用。

例如，柔性电子设备是一种新兴的领域，可以将电子器件制备在柔性基板上。

氧化物TFT的柔性制备特性使其成为柔性电子设备的理想选择。

此外，氧化物TFT还可以用于光伏电池、传感器等领域，为这些设备提供高效的电子传输功能。

总之，氧化物TFT作为一种新型的薄膜晶体管技术，具有高电子迁移率、低温制备、高光透过率和柔性制备等优势。

它在液晶显示屏、OLED显示屏、柔性显示屏等领域的应用已经取得了显著的进展，并在其他电子设备中展示出广阔的应用前景。

随着技术的不断进步和发展，氧化物TFT有望在未来的电子领域发挥更重要的作用。

金属氧化物tft的发展历程

金属氧化物薄膜晶体管（Metal Oxide Thin Film Transistor，简称MOTFT）是一种基于金属氧化物薄膜材料制作的新型晶体管。

它具有优秀的电学性能和稳定性，被广泛应用于平面显示器、柔性显示器、驱动电路和传感器等领域。

金属氧化物薄膜晶体管的发展历程可以追溯到上世纪60年代末。

当时，研究人员开始关注使用金属氧化物作为半导体层的薄膜晶体管。

早期的研究主要集中在铝氧化物（Al2O3）薄膜晶体管上。

然而，由于铝氧化物晶体管的导电性较差，无法满足高性能显示器的需求，因此研究人员转向了其他金属氧化物材料。

在20世纪80年代，锌氧化物（ZnO）和锡氧化物（SnO2）等金属氧化物薄膜材料被引入到晶体管研究中。

这些材料具有较高的导电性和较高的载流子迁移率，使得金属氧化物薄膜晶体管的性能有了明显的提升。

然而，由于工艺技术和材料性能的限制，这些材料仍然无法满足高性能显示器的需求。

随着21世纪的到来，针对金属氧化物薄膜晶体管的研究进入了一个新的阶段。

研究人员开始关注使用氧化铟锡（Indium Tin Oxide，简称ITO）和氧化锆（ZnO）等材料制备金属氧化物薄膜晶体管。

这些材料具有优秀的电学性能和化学稳定性，可以在高温和潮湿环境下工作，适用于各种应用场景。

目前，金属氧化物薄膜晶体管的研究重点主要集中在两个方面。

一方面，研究人员努力提高金属氧化物薄膜晶体管的性能，如进一步提高载流子迁移率、减小阈值电压和击穿电压等。

另一方面，研究人员还在探索新的材料和制备工艺，以满足未来高性能显示器的需求。

总之，金属氧化物薄膜晶体管是一种具有广阔应用前景的新型晶体管技术。

通过不断的研究和创新，金属氧化物薄膜晶体管的性能和稳定性将进一步提高，为平面显示器和其他领域的发展提供更可靠的技术支持。