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安徽理工大學青年教師在微電子器件研究領域取得重要進展
近日，安徽理工大學力學與光電物理學院青年教師陳雪老師在微電子器件研究領域取得重要進展，研究成果“Enhanced Negative Bias Illumination Stability of ZnO Thin Film Transistors by Using a Two-step Oxidation Method”在微電子領域權威期刊IEEE Transactions on Electron Devices上發表。安徽理工大學為論文的第一完成單位，陳雪為論文第一作者。
近年來，顯示器不斷更新迭代，逐漸向高清化、大屏化以及高速響應方向發展，而且外觀設計引領潮流，透明柔性成為未來顯示器的風向標。薄膜晶體管（Thin Film Transistors, TFTs）作為顯示器中單位像素的選通開關以及驅動電流的提供者，直接決定了顯示器的刷新率和分辨率。目前，氧化物薄膜晶體管由於禁帶寬度大、製備溫度低、遷移率高等優點而受到廣泛關注。然而，金屬氧化物內部具有很高的缺陷態密度（如氧空位Vo），在負偏壓光照應力下Vo會發生電離，從而影響TFTs的穩定性。
圖1 ZnO TFTs的結構圖
圖2 ZnO TFTs的穩定性測試以及負偏壓光照應力下不穩定的原理圖
該工作基於原子層沉積法（Atomic Layer Deposition, ALD），創新性提出使用兩步氧化法製備ZnO溝道層，通過增加氧化劑O3脈衝有效降低ZnO薄膜中的Vo濃度，從而提高ZnO TFTs在負偏壓下的光照穩定性。結合雙溝道結構，使用兩步氧化法製備ZnO薄膜作為頂層溝道，保證高穩定性；以H2O為氧源的高載流子濃度ZnO薄膜為底層溝道，獲得高遷移率TFTs（~32.5cm2V-1s-1）。相關的研究成果對金屬氧化物TFTs在顯示領域的應用具有重要指導意義。
同時，陳雪老師近期還在Vacuum發表了“Influence of Precursor Purge time on the performance of ZnO TFTs fabricated byAtomic layer deposition”，係統地研究了ALD吹掃時間對低溫生長ZnO-TFTs性能的影響。研究發現延長吹掃時間可以有效抑製H2O分子的吸附，提高Al2O3介質層的擊穿電壓，降低Al2O3和ZnO薄膜中的Vo和雜質濃度，從而提高TFTs的穩定性。該研究成果對ALD低溫製備氧化物TFT具有指導意義。
研究工作得到了國家重點研發計劃（2017YFA0205802）、國家自然科學基金（11875212、11574235和51702003）、安徽省自然科學基金（1808085ME130）和安徽理工大學“青苗人才工程”（2021yjrc24）的資助。
（來源：安徽理工大學）
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