【摘 要】
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一维金属氧化物半导体材料（如氧化锌、氧化铟等）在新一代电子器件领域引起了大量的研究关注。在这些材料中,In2O3由于具有较高的载流子迁移率,大面积均匀性以及电稳定性常被用于场效应晶体管沟道层中。但是,其自身产生的大量氧空位使In2O3具有较高的关态电流,导致其开关电流比较小,开启电压较负以及亚阈值摆幅较大,因此In2O3不适用于制备大规模电子器件。Zn元素可以减少In2O3中氧空位的数量从而降低I
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一维金属氧化物半导体材料（如氧化锌、氧化铟等）在新一代电子器件领域引起了大量的研究关注。在这些材料中,In2O3由于具有较高的载流子迁移率,大面积均匀性以及电稳定性常被用于场效应晶体管沟道层中。但是,其自身产生的大量氧空位使In2O3具有较高的关态电流,导致其开关电流比较小,开启电压较负以及亚阈值摆幅较大,因此In2O3不适用于制备大规模电子器件。Zn元素可以减少In2O3中氧空位的数量从而降低In2O3的载流子浓度,但是由于Zn原子固有的低温快速生长的特性,In Zn O晶粒在高温退火时过度生长导致纳米纤维产生断裂的现象,从而严重影响电子的传输,造成电学性能的退化。针对以上问题,本论文重点开展了以下研究内容,并取得了一定的实验结果:1.将溶液法和静电纺丝技术相结合,制备了In Al Zn O纳米纤维场效应晶体管。通过对In Zn O纳米纤维掺杂少量的Al元素,进一步抑制了其载流子浓度,降低关态电流的同时维持了较高的开态电流,获得了较高的开关电流比。同时,在600°C下退火时,In Zn O纳米纤维断裂的现象得到了有效地改善,得到的In Al Zn O纳米纤维光滑且均一,有利于电子的有效传输。我们研究发现Al的掺杂浓度为0.9%时所制成的In Al Zn O纳米纤维场效应晶体管具有优异的电学性能:开关电流比～107,迁移率为10 cm2V-1s-1,阈值电压为1 V。除此之外,我们使用具有高介电常数的Al Ox代替传统的Si O2作为介电层,在维持良好的电学性能的同时成功地将操作电压降低了～10倍。2.在本项工作中,我们通过燃烧合成法及静电纺丝技术在低退火温度下制备了高性能的In Zn O纳米纤维场效应晶体管,在400 oC退火的In Zn O纳米纤维场效应晶体管具有～106的优异开关电流比,接近于0 V的阈值电压,以及令人满意的载流子迁移率(0.47 cm2V-1s-1)。该结果不仅显示了In Zn O纳米纤维场效应晶体管在新一代透明电子器件中的巨大潜力,也为低温制备电子器件提供了可靠的实验参数和技术支持。
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