【器件论文】通过金属诱导结晶提升 IGZO TFT 性能：通向高性能下一代显示器的路径

        由韩国汉阳大学的研究团队在学术期刊 ACS Applied Materials & Interfaces 发布了一篇名为 Enhancement of IGZO TFT Performance via Metal-Induced Crystallization: A Pathway to High-Performance Next-Generation Displays（通过金属诱导结晶提升 IGZO TFT 性能：通向高性能下一代显示器的路径）的文章。

摘要

        本研究证明，低铟（In）含量的 IGZO 组成可通过低温途径实现有效结晶。IGZO 薄膜首先在 400°C 下进行热退火以提高结构质量，然后在 300°C 的环境氧条件下通过钛（Ti）金属诱导结晶（MIC）。在保持铟与镓固定比例的情况下，系统地改变 IGZO 通道中的锌（Zn）含量，揭示了微观结构演变与电学性能/稳定性之间的关系。优化后的成分 In_0.22Ga_0.17Zn_0.61O 能够形成高度对齐的结晶相，从而使相应的薄膜晶体管（TFT）具有出色的电学性能，包括 73.4 ± 8.9 cm²/V·s 的场效应迁移率、接近零的阈值电压（V_TH）0.33 ± 0.48 V 以及 174.9 ± 66.8 mV/decade 的低亚阈值摆幅。这些器件在独立制备的样品的重现性测试以及在环境空气中存放超过三个月后的老化测试中均表现出一致的电学特性。此外，这些器件在正负偏置温度应力（ΔV_TH 分别为 +0.13 和 -0.20 V）以及正负偏置光照应力（ΔV_TH 分别为 +0.23 和 -0.28 V）下均表现出卓越的运行稳定性。在恒定电流应力下，器件保持了 98.79% 的电流保持率，进一步证实了其坚固性。相比之下，过量的锌含量会导致 ZnO 相分离，增加陷阱密度，并使器件性能恶化。这些结果突显了锌在控制氧化物半导体结晶行为和缺陷方面所起的关键作用。采用工业兼容材料钛的 MIC 策略为高性能 IGZO TFT 提供了一条可扩展的低温工艺路线，并为下一代有源矩阵有机发光二极管显示器（包括信息技术、汽车、透明和柔性应用）提供了一种极具吸引力的替代传统低温多晶氧化物技术的方案。

原文链接：

https://doi.org/10.1021/acsami.5c10418