超低壓雙電層晶體管研究獲得進展
發布時間:2010-11-25 來源:IEEE電子器件快報
薄膜晶體管的新聞事件:
膜晶體管(Thin-filmtransistors,TFTs)是一類重要的半導體器件,在平板顯示、傳感器等領域具有廣泛的應用價值。最近幾年,寬帶隙氧化物半導體由於其具有低溫成膜、高電子遷移率、可見光透明等優點,在薄膜晶體管領域引起了人們廣泛的研究興趣。由於常規SiO2柵介質電容耦合較弱,當前薄膜晶體管的典型工作電壓一般大於10V,大大限製了其在便攜式領域的應用。研究表明,離子液、離子凝膠(IonGels)具有高達 10μF/cm2的低頻雙電層電容。研究人員采用該類雙電層柵介質製作了工作電壓僅為1.0V-2.0V有機薄膜晶體管。但到目前為止,該類柵介質很少用於無機氧化物半導體晶體管器件研製。
2009年開始,中科院寧波材料技術與工程研究所萬青課題組在納米SiO2顆粒組成的微孔薄膜體係中觀測到了巨大的雙電層電容,並用該介質薄膜作為柵介質,成功研製了高性能、低壓透明薄膜晶體管,其工作電壓小於 1.5V(Appl.Phys.Lett.95,152114(2009);Appl.Phys.Lett.96,043114(2010))。該論文被 NatureAsiaMaterials作了題為transparenttransistors:lowpower,highperformance的 Highlightzhuantibaodao。zaicijichushang,ketizuyouchenggongzaizhizhangchendishang,caiyongquanshiwengongyi,chenggongyanzhilegaoxingnengzhizhangjingtiguan,bingtongguoyangyatiaokongjishu,shixianlejingtiguanzengqiangxinghehaojinxingtiaokong(IEEETrans.onElectronDevices.57,2258(2010))。另外,課題組還通過簡單浸泡的途徑在 SiO2納米顆粒膜中引入Li、H等離子,明顯增強了柵介質的雙電層電容值。接著又成功研製了具有垂直結構的超低壓氧化物雙電層薄膜晶體管(IEEEElectronDeviceLetters,31,1263(2010);Appl.Phys.Lett.97,052104(2010))。
最近,課題組又自主開發了一種自組裝工藝,僅僅采用一個掩膜版,一次磁控濺射就在雙電層柵介質上沉積了ITO溝道、ITO源/漏電極,完成了晶體管製作(IEEEElectronDeviceLetters.31,1137(2010))。另外,課題組該還用單根SnO2納米線作為晶體管溝道,成功研製了超低壓、全透明納米線雙電層晶體管(JournalofMaterialsChemistry,20,8010(2010))。
上述基於氧化物半導體的超低壓雙電層晶體管在低成本、便攜式傳感、顯示器件領域具有廣泛的應用價值。
- 薄膜晶體管領域研究引起人們廣泛興趣
- 2009年開始薄膜晶體管的研究取得了階段性突破
膜晶體管(Thin-filmtransistors,TFTs)是一類重要的半導體器件,在平板顯示、傳感器等領域具有廣泛的應用價值。最近幾年,寬帶隙氧化物半導體由於其具有低溫成膜、高電子遷移率、可見光透明等優點,在薄膜晶體管領域引起了人們廣泛的研究興趣。由於常規SiO2柵介質電容耦合較弱,當前薄膜晶體管的典型工作電壓一般大於10V,大大限製了其在便攜式領域的應用。研究表明,離子液、離子凝膠(IonGels)具有高達 10μF/cm2的低頻雙電層電容。研究人員采用該類雙電層柵介質製作了工作電壓僅為1.0V-2.0V有機薄膜晶體管。但到目前為止,該類柵介質很少用於無機氧化物半導體晶體管器件研製。
2009年開始,中科院寧波材料技術與工程研究所萬青課題組在納米SiO2顆粒組成的微孔薄膜體係中觀測到了巨大的雙電層電容,並用該介質薄膜作為柵介質,成功研製了高性能、低壓透明薄膜晶體管,其工作電壓小於 1.5V(Appl.Phys.Lett.95,152114(2009);Appl.Phys.Lett.96,043114(2010))。該論文被 NatureAsiaMaterials作了題為transparenttransistors:lowpower,highperformance的 Highlightzhuantibaodao。zaicijichushang,ketizuyouchenggongzaizhizhangchendishang,caiyongquanshiwengongyi,chenggongyanzhilegaoxingnengzhizhangjingtiguan,bingtongguoyangyatiaokongjishu,shixianlejingtiguanzengqiangxinghehaojinxingtiaokong(IEEETrans.onElectronDevices.57,2258(2010))。另外,課題組還通過簡單浸泡的途徑在 SiO2納米顆粒膜中引入Li、H等離子,明顯增強了柵介質的雙電層電容值。接著又成功研製了具有垂直結構的超低壓氧化物雙電層薄膜晶體管(IEEEElectronDeviceLetters,31,1263(2010);Appl.Phys.Lett.97,052104(2010))。
最近,課題組又自主開發了一種自組裝工藝,僅僅采用一個掩膜版,一次磁控濺射就在雙電層柵介質上沉積了ITO溝道、ITO源/漏電極,完成了晶體管製作(IEEEElectronDeviceLetters.31,1137(2010))。另外,課題組該還用單根SnO2納米線作為晶體管溝道,成功研製了超低壓、全透明納米線雙電層晶體管(JournalofMaterialsChemistry,20,8010(2010))。
上述基於氧化物半導體的超低壓雙電層晶體管在低成本、便攜式傳感、顯示器件領域具有廣泛的應用價值。
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