非晶铟镓锌氧化物薄膜晶体管在光照及电应力下的退化研究

摘要

本研究主要提出了一个统一的退化模型来解释非晶铟镓锌氧化物（a-IGZO）薄膜晶体管在不同光照及电应力下的退化行为。在提出的统一退化模型中，光激发的双离化氧空位（Vo2+）缺陷及其在电场中的传输机制是引起器件阈值电压（Vth）漂移的两个关键因素。同时，光激发的Vo2+周围会有附加的缺陷态产生，从而影响器件的亚阈值特性。随后做了一系列a-IGZO TFT器件在蓝光光照及电应力下的可靠性实验，包括：单独电应力，单独光照，正偏光照（PBIS），负偏光照（NBIS）。器件的退化现象在不同的应力下各不相同。正栅压应力（PBS）下，器件的转移曲线有个正向的平移；负栅压应力（NBS）下，器件不退化；单独光照下，器件的转移曲线负向漂移，并伴有亚阈值区域的退化；PBIS情况下，转移曲线正向移漂，并伴有亚阈值区域的退化；NBIS情况下，转移曲线负向移漂，亚阈值区域有严重的退化。虽然不同应力下退化现象不同，但是都能用我们提出的统一模型作很好的解释。此外研究了a-IGZO TFT器件在不同波长光照及不同光强下的退化。除了蓝光，我们还研究了红光，绿光光照下器件的可靠性。在做蓝光NBIS的时候我们调整了蓝光的光强，研究光强对器件的影响。我们发现，是曝光量而不是应力时间或光强对器件在NBIS情况下起主要作用。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 绪论

1.1 薄膜晶体管概论

1.2 氧化物薄膜晶体管技术简介

1.3 本文研究背景

1.4 实验器件与研究方法

1.5 论文的结构安排

参考文献

第二章 光照及电应力下的统一退化模型

2.1 氧空位简介

2.2 光激发特性

2.3 离化氧空位的特性

2.4 离化氧空位在电场下的移动

2.5 本章小结

参考文献

第三章 a-IGZO TFT在光照及电应力下的退化

3.1 正栅压应力（PBS）下的退化

3.2负栅压应力（NBS）下的退化

3.3 单独光照应力下的退化

3.4 正偏光照应力（PBIS）下的退化

3.5 负偏光照应力（NBIS）下的退化

3.6 恢复特性

3.7 本章小结

参考文献

第四章 光的波长及光强对a-IGZO TFT的影响

4.1 光的不同波长对a-IGZO TFT的影响

4.2不同光强对a-IGZO TFT的影响

4.3 本章小结

第五章 总结及未来工作

5.1 本文总结

5.2 未来工作

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢