开展溶液法制备高性能氧化物薄膜晶体管（TFTs）的研究对印刷平板显示技术的发展具有重要的意义。作为常见的n型氧化物半导体材料之一，InZnO（IZO）具有迁移率高、易于溶液法制备的优点，受到人们的广泛关注。然而，稳定剂的缺失及对空气中水氧分子的高灵敏性导致IZO TFTs常面临着开启电压为负、稳定性较低的问题。

近日，重庆大学臧志刚教授课题组通过掺杂及表面处理的手段，获得了溶液法制备的高性能IZO TFTs。他们在该工作中采用Al作为掺杂元素，系统研究了掺杂对IZO薄膜及TFTs性能的影响，结果表明，在合适的掺杂浓度下，薄膜内氧空位等缺陷含量显著降低，IZO:Al TFTs的开启电压被调节至0 V左右。此外，他们还研究了氧化物TFTs顶层界面条件对器件性能的重要性，采用十八烷基三甲氧基硅烷（OTES）这一疏水自组装单层膜对器件进行封装，有效减弱空气中水氧分子的影响，大幅降低顶层界面缺陷密度，实现TFTs回滞现象的降低及开关比、长时和偏压稳定性等的提升。通过替换使用具有高电容强度的AlOx作为栅绝缘层，该组人员进一步制备了低电压工作的高性能IZO:Al TFTs，在1.5 V的工作电压下实现了>104电流开关比及4.6 cm2/(V?s)的迁移率。该工作为氧化物TFTs的发展提供了新的思路，对促进氧化物TFTs在低成本、印刷电子领域的实际应用起到了积极的作用。

图1. (a) 未处理及(b) OTES处理的IZO:Al TFTs在不同Al掺杂浓度下的转移特性曲线；(c) OTES表面疏水处理的工作原理。

图2. AlOx的（a）漏电电流密度及（b）表面形貌；AlOx/IZO:Al TFTs的（c）输出及（d）转移特性曲线。

Performance enhancement of solution-processed InZnO thin-film transistors by Al doping and surface passivation

Wensi Cai, Haiyun Li, Mengchao Li, Zhigang Zang

J. Semicond. 2022, 43(3): 034102

doi: 10.1088/1674-4926/43/3/034102

Full Text: http://www.jos.ac.cn/article/doi/10.1088/1674-4926/43/3/034102%20?pageType=en

来源：半导体学报2022年第3期中文导读