快速表征非晶铟镓锌氧薄膜晶体管的可靠性研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61774041
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    64.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0405.半导体器件物理
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Recently, amorphous In–Ga–Zn–O thin-film transistors (a-IGZO TFTs) have attracted many interests in the world wide for applications in transparent and flexible electronics, due to their unique characteristics such as good electrical uniformity, high field-effect mobility, visible light transparency, low processing temperature. However, the reliability of a-IGZO TFTs cannot meet the requirements of practical applications and these is a sever measurement delay in conventional methods, which may mislead the understanding of degradations. In this work, we will study the reliability of a-IGZO TFTs by using fast measurement techniques such as fast pulse I-V measurement, where the devices are subjected to stress conditions of bias, illumination, temperature, moisture, and so on. We will obtain comprehensive information of device degradations, distinguish the fast and slow components of degradations caused by the trapping effect and thus build the comprehensive physical model. We will clarify the micro-mechanism of carrier trapping induced by the optical excitation. We will understand the possible mechanism of interface trapping for devices degraded under the conditions of bias stress, temperatures, environment, etc. This will provide us with helpful scientific basis and solutions for improving the device performance.
近来,非晶铟镓锌氧薄膜晶体管由于电学均匀性好、高场迁移率、可见光透明、低温工艺等优异特性在透明和柔性显示中具有重要的应用价值,在世界范围内引起了广泛的兴趣。然而,非晶铟镓锌氧薄膜晶体管的可靠性仍然不能满足实际应用的要求,并且传统测量方法存在严重延迟而使得我们对器件的退化机理产生偏颇的理解。本项目针对非晶铟镓锌氧薄膜晶体管在偏压、光照、温度、水气等应力条件下的器件性能退化存在严重低估的实际情况,采用新的快速测量手段进行表征,以获取器件退化的完整信息,在此基础上建立可靠性物理模型。通过采用新的测量手段(如快速脉冲I-V测量等)来评估器件性能变化情况,深入全面地理解造成器件性能退化的陷阱电荷俘获的快慢成分;阐明光照偏压应力下的载流子俘获及光激发引起的缺陷俘获的微观机理;理解界面态电荷俘获与光照、温度等内在作用机制,最终为改善器件性能提供科学依据和解决思路。

结项摘要

本项目针对金属氧化物半导体非晶铟镓锌氧薄膜晶体管(a-IGZO TFTs)的可靠性问题,研究了偏压应力、光照应力、工艺退火条件等对器件稳定性的影响,并对作用关系和物理机制进行了深入探讨。探究了非晶铟镓锌氧薄膜晶体管在正偏栅压应力(PGBS)和负偏栅压应力(NGBS)下的退化行为,分析并提出了相应的物理机制来解释退化现象。结果表明在PGBS下,器件的阈值电压发生正向漂移,这是由于电荷注入和电荷俘获效应共同造成的;在NGBS下,阈值电压的负向漂移是由电荷俘获效应引起的。阐明了a-IGZO TFTs在恢复阶段电学特性的变化规律,即施加PGBS后撤除应力,发现器件的阈值电压仍有轻微的正向漂移,这是由于被栅绝缘层中的缺陷俘获的电子在回到沟道层前会被界面处的缺陷俘获并重新分布或者是因为在表征器件电学特性的过程中诱导了一些电子俘获。在施加NGBS后撤除应力的情况下,器件的阈值电压发生了正向漂移,这是因为声子辅助电荷脱陷造成的。进一步,我们研究了低热预算微波退火(MWA)工艺对对a-IGZO TFTs器件性能及电学稳定性的作用,并系统地进行了PGBS和NGBS测试。研究结果表明,840 W-MWA器件具有最佳的电学稳定性。这些发现为制造高性能金属氧化物 TFTs 提供了非常有用的策略,尤其是在低热预算的情况下。此外,由于a-IGZO有源层能有效吸收微波能量,因此具有低热预算的MWA不仅可以提高器件性能和可靠性,同时也降低了制造成本。研究结果将为改善对氧化物薄膜晶体管器件性能提供科学依据和解决思路。

项目成果

期刊论文数量(10)
专著数量(1)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(2)
Investigation of Energy Band at Atomic-Layer-Deposited ZnO/beta-Ga2O3 ((2)over-bar01) Heterojunctions
原子层沉积 ZnO/beta-Ga2O3 ((2)over-bar01) 异质结能带的研究
  • DOI:
    10.1186/s11671-018-2832-7
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Nanoscale Research Letters
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Sun Shun-Ming;Liu Wen-Jun;Xiao Yi-Fan;Huan Ya-Wei;Liu Hao;Ding Shi-Jin;Zhang David Wei
  • 通讯作者:
    Zhang David Wei
Atomic-Layer-Deposition of Indium Oxide Nano-films for Thin-Film Transistors.
用于薄膜晶体管的氧化铟纳米膜的原子层沉积
  • DOI:
    10.1186/s11671-017-2414-0
  • 发表时间:
    2018-01-09
  • 期刊:
    Nanoscale research letters
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Ma Q;Zheng HM;Shao Y;Zhu B;Liu WJ;Ding SJ;Zhang DW
  • 通讯作者:
    Zhang DW
Rapid Improvement in Thin Film Transistors With Atomic-Layer Deposited InOx Channels via O-2 Plasma Treatment
通过 O-2 等离子体处理快速改进具有原子层沉积 InOx 通道的薄膜晶体管
  • DOI:
    10.1109/led.2018.2869019
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    IEEE Electron Device Letters
  • 影响因子:
    4.9
  • 作者:
    Ma Qian;Shao Yan;Wang Y. -P.;Zheng H. -M.;Zhu B.;Liu W. -J.;Ding Shi-Jin;Zhang D. W.
  • 通讯作者:
    Zhang D. W.
Band alignment of indium-gallium-zinc oxide/beta-Ga2O3((2)over-bar01) heterojunction determined by angle-resolved X-ray photoelectron spectroscopy
角度分辨X射线光电子能谱测定氧化铟镓锌/β-Ga2O3((2)over-bar01)异质结的能带排列
  • DOI:
    10.7567/jjap.57.100312
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Japanese Journal of Applied Physics
  • 影响因子:
    1.5
  • 作者:
    Huan Ya-Wei;Wang Xing-Lu;Liu Wen-Jun;Dong Hong;Long Shi-Bing;Sun Shun-Ming;Yang Jian-Guo;Wu Su-Dong;Yu Wen-Jie;Horng Ray-Hua;Xia Chang-Tai;Yu Hong-Yu;Lu Hong-Liang;Sun Qing-Qing;Ding Shi-Jin;Zhang David Wei
  • 通讯作者:
    Zhang David Wei
Large-area vertically stacked MoTe2/beta-Ga(2)O(3 )p-n heterojunction realized by PVP/PVA assisted transfer
PVP/PVA辅助转移实现大面积垂直堆叠MoTe2/beta-Ga(2)O(3)p-n异质结
  • DOI:
    10.1016/j.apsusc.2020.147276
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Applied Surface Science
  • 影响因子:
    6.7
  • 作者:
    Xiao Yifan;Liu Wenjun;Liu Chaochao;Yu Hongyu;Liu Huan;Han Jun;Liu Weiguo;Zhang Wenfeng;Wu Xiaohan;Ding Shijin;Liu Zheng;Zhang David Wei
  • 通讯作者:
    Zhang David Wei

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其他文献

城市意象视角下的古城空间形态控制——以兴城为例
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    土木建筑与环境工程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    杨建华;刘文军;关瑞明;林静
  • 通讯作者:
    林静
间充质干细胞对皮肤创面的改善作用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    实用医学杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    马诗雨;王欣;李晓庆;刘文军;曾跃勤
  • 通讯作者:
    曾跃勤
CypA通过M1蛋白的降解抑制流感病毒的复制
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    刘晓玲;刘文军
  • 通讯作者:
    刘文军
PMC诊断模型下的网络条件可诊断度研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
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  • 作者:
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    林政宽
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  • DOI:
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  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    郑伟楠;李晶;刘文军
  • 通讯作者:
    刘文军

其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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