薄膜晶体管的器件研究

通过简单封装和热退火，制备出稳定富含氢的IGZO 晶体管，其晶体管电学性能、稳定性都获得大大提高。制备方法较简单且重复性高，即用氮化硅薄膜封装，再通过热扩散将氮化硅内氢元素扩散至InGaZnO薄膜内。掺氢后的晶体管，其开态电流和开关比都获得了数量级的提升（约40倍），而且阈值电压没有太大变化。而对应提取出的场效应迁移率则出现异常，大于300 cm2/(V·s)，远高于未经处理的对照样品。然后结合二次离子质谱仪（SIMS）和X射线光电子能谱分析（XPS）表征，发现薄膜内不但氢浓度提升了约一个数量级，而且氧空位缺陷态也大大减少了，而自由电子浓度则相应显著增加。

研究还指出，该工作模式在长沟道晶体管中效果尤为显著，而在短沟道器件中则受到明显局限。该工作揭示了氢在氧化物半导体中的稳定存在方式和对导电性能的关键作用，为提升长沟道晶体管的电流驱动能力提供了一种新的器件工作模式，并对高迁移率薄膜晶体管的验证和分析提供了普适性的理论依据和实验方法。