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SiO2固态电解质中的质子特性对氧化物双电层薄膜晶体管性能的影响
  • ISSN号:1000-3290
  • 期刊名称:《物理学报》
  • 时间:0
  • 分类:O484.1[理学—固体物理;理学—物理]
  • 作者机构:[1]上海理工大学能源与动力工程学院,上海200093, [2]中国科学院宁波材料技术与工程研究所,宁波315201
  • 相关基金:国家自然科学基金(批准号:11474293); 浙江省自然科学基金(批准号:LY14A040009); 宁波市自然科学基金(批准号:2014A610145); 上海理工大学国家项目(批准号:14XPM06); 上海市自然科学基金(批准号:13ZR1428200)资助的课题
中文摘要:

本文采用等离子体增强化学气相沉积技术(PECVD)在室温条件下制备了具有双电层效应的二氧化硅(SiO2)固体电解质薄膜,并以此SiO2薄膜作为栅介质制备了氧化铟锌(IZO)双电层薄膜晶体管.本文系统地研究了SiO2固体电解质中的质子特性对双电层薄膜晶体管性能的影响,研究结果表明,经过纯水浸泡的SiO2固体电解质薄膜可以诱导出较多的可迁移质子,因此表现出较大的双电层电容.由于SiO2固体电解质薄膜具有质子迁移特性,晶体管的转移特性曲线呈现出逆时针方向的洄滞现象,并且这一洄滞效应随着栅极电压扫描速率的增加而增大.进一步对薄膜晶体管的偏压稳定性进行测试,发现晶体管的阈值电压的变化遵循了拉升指数函数(stretched exponential function)关系.

英文摘要:

SiO2-based solid state electrolyte films are deposited at room temperature by using the plasma-enhanced chemical vapor deposition(PECVD) technique. An electric-double-layer(EDL) effect has been observed. Then, indium-zincoxide thin-film transistors(IZO TFTs) are fabricated by using such SiO2 films as dielectrics in a self-assembling process through a shadow mask. The IZO films for source/drain electrodes and channel are deposited on the nanogranular SiO2 film by RF sputtering the IZO target in an Ar ambient. Such TFTs exhibit a good performance at an ultralow operation voltage of 1.5 V, with a high field-effect mobility of 11.9 cm^2/Vs, a small subthreshold swing of 94.5 m V/decade, and a large current on-off ratio of 7.14 × 10^6. Effects of protons in the SiO2-based solid state electrolyte films on the electrical performances of the IZO TFTs are also studied. It is observed that a big EDL capacitance can be obtained for SiO2 films dipped in pure water, as a result of the fact that there are more protons in such SiO2 films. Because of the migration of protons in SiO2 electrolytes, an anti-clockwise hysteresis is observed on the transfer curve. Moreover, a bigger hysteresis is observed at a higher gate voltage scan rate. Gate bias stressing stabilities are also studied the shifts in threshold voltage are observed to obey a stretched exponential function.

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期刊信息
  • 《物理学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国物理学会 中国科学院物理研究所
  • 主编:欧阳钟灿
  • 地址:北京603信箱(中国科学院物理研究所)
  • 邮编:100190
  • 邮箱:apsoffice@iphy.ac.cn
  • 电话:010-82649026
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-3290
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1958/O4
  • 邮发代号:2-425
  • 获奖情况:
  • 1999年首届国家期刊奖,2000年中科院优秀期刊特等奖,2001年科技期刊最高方阵队双高期刊居中国期刊第12位
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:49876