1 北京理工大学 光电学院，北京市混合现实与先进显示技术工程研究中心，北京 100081
2 重庆京东方显示技术有限公司，重庆 400714
3 北京京东方显示技术有限公司，北京 101520
随着显示技术的不断发展，对高性能、高稳定性的薄膜晶体管（Thin Film Transistor，TFT）的需求日趋增加，通过结晶改善薄膜晶体管性能的方法受到大量关注。当前，铟镓锌氧化物（IGZO）材料由于具有迁移率高、柔性好、透明度高等优势，被广泛用于薄膜晶体管的沟道中，而改善IGZO沟道层的结晶形态也成为研究热点。本文总结了晶态IGZO薄膜晶体管器件的研究进展，详细介绍了IGZO系化合物的晶体结构，重点阐述了单晶、c轴取向结晶、六方多晶型、尖晶石型、纳米晶型和原生结晶型IGZO的结构和各晶态IGZO薄膜晶体管的制备方法、器件性能和稳定性，深入分析其微观结构，总结物理特性，阐述不同晶系结构的结晶机理，建立不同晶体结构与电学特性的关系，最后对晶态IGZO薄膜晶体管的发展进行展望。
晶态IGZO薄膜 薄膜晶体管 晶体结构 研究进展 crystalline IGZO film thin film transistor crystal structure research progress
1 西安工业大学 光电工程学院, 西安 710021
2 北京理工大学 光电学院, 北京 100081
采用水基溶液法制备铟镓锌氧化物薄膜晶体管(IGZO-TFT), 研究了在有无紫外光辅助退火条件下, 不同后退火温度(270, 300, 330, 360和400℃)对IGZO-TFT器件电学性能的影响。研究发现, IGZO-TFT在后退火温度为360℃时器件电学性能最佳, 从而证明了水基溶液法在小于400℃的低温下可以制备IGZO-TFT。同时, 研究表明, 在后退火温度为360℃时, 与无紫外光辅助退火IGZO-TFT相比, 经紫外光辅助退火IGZO-TFT的饱和迁移率从1.19cm2/Vs增加到1.62cm2/Vs, 正栅偏压偏移量从8.7V降低至4.6V, 负栅偏压偏移量从-9.7V降低至-4.4V, 从而证明了紫外光辅助退火对IGZO薄膜具有激活与钝化作用, 可以优化IGZO-TFT器件的电学性能。
水基溶液法 紫外光辅助退火 偏压稳定性 IGZO-TFT IGZO-TFT aqueous solution method UV-assisted annealing bias stability
1 北京理工大学 光电学院， 北京市混合现实与先进显示技术工程研究中心， 北京 100081
2 重庆京东方显示技术有限公司， 重庆 400714
有机发光二极管（Organic Light-Emitting Diode， OLED）显示技术通过有机材料的自主发光，展现出广色域、低能耗、柔性化等优点，是最具发展潜力的显示技术之一。目前OLED显示仍存在寿命短、亮度低和可靠性差等问题，这些问题最终导致残像现象的发生，本文旨在分析和总结OLED显示残像问题的研究进展和相关解决方案。首先，阐释了OLED显示残像问题与OLED材料寿命和薄膜晶体管（Thin Film Transistor， TFT）稳定性的关联，关注柔性与刚性OLED器件的结构差异，进一步总结、归纳了OLED残像的产生机制。其次，针对不同的残像诱发原因，讨论了缓解和补偿OLED显示残像的方法，包括提升OLED有机材料寿命和TFT阈值电压稳定性、外部补偿电路等方案。最后，对OLED显示残像问题的进一步解决办法进行了展望。
有机发光二极管 残像 薄膜晶体管 柔性显示 OLED sticking image TFT flexible display
1 北京理工大学 光电学院 北京市混合现实与先进显示技术工程研究中心 薄膜与显示实验室, 北京 100081
2 科技部高技术中心, 北京 100044
氧化锌(ZnO)是一种天然的宽禁带半导体材料, 其理论上的禁带宽度为3.37eV, 近年来已经成为制备紫外探测器件的热门材料之一。然而, 由于ZnO材料的本征缺陷, 直接制备的紫外探测器件总是存在响应率低、暗电流大、响应速度慢等问题。为了获得更好的紫外探测性能, 各种可行的器件改善和修饰方法被提出。文章从元素掺杂、表面修饰和异质结构造等三个方面评述了提升ZnO紫外探测器件性能的典型方法, 分析了这些方法存在的问题, 并展望了未来高性能紫外探测器的发展方向。
氧化锌 紫外探测器 元素掺杂 表面修饰 异质结构造 ZnO ultraviolet photodetectors elements doping surface modification hetero-structure construction
1 北京理工大学 光电学院, 北京 100081
2 北京京东方光电科技有限公司, 北京 100176
研究了等离子体增强化学气相沉积(PECVD)工艺参数对SiNx及SiOxNy防潮能力的影响, 并测试了SiNx/SiOxNy叠层薄膜的水汽渗透速率(WVTR)。实验结果表明: 单层SiNx薄膜和SiOxNy薄膜都存在临界厚度, 当膜厚大于临界值时, 继续增大厚度不会明显改善薄膜的WVTR。当沉积温度从50℃提高到250℃, SiNx薄膜的WVTR从0.031g/(m2·day)降至0.010g/(m2·day)。SiOxNy沉积时, 增大N2O通入量对薄膜的WVTR影响不明显, 但可以有效改善薄膜的弯曲性能。最后, 4个SiNx/SiOxNy叠层膜的WVTR下降到了4.4×10-4g/(m2·day)。叠层膜防潮能力的显著提升归因于叠层结构可以有效解耦层与层之间的缺陷, 延长水汽渗透路径。
水汽渗透速率 叠层 弯曲 PECVD PECVD SiNx SiNx SiOxNy SiOxNy water vapor transmission rate stacks bending
1 北京理工大学 光电学院, 北京 100081
2 北方夜视科技集团有限公司, 昆明 650223
利用溶胶凝胶法制备了Mg0.3Zn0.7O薄膜, 并制作了金属半导体金属结构的深紫外探测器。研究了高质量ZnO缓冲层的引入对Mg0.3Zn0.7O薄膜的吸收谱和结晶特性以及Mg0.3Zn0.7O紫外探测器响应参数的影响。实验结果表明: ZnO缓冲层的引入使Mg0.3Zn0.7O薄膜的紫外可见光吸收谱有轻微的红移, 但可以明显提高薄膜的结晶质量, 同时ZnO/Mg0.3Zn0.7O探测器的IV特性表明, ZnO缓冲层的引入可以显著提高器件的光电流, 改善其响应特性, 在20V偏压下将Mg0.3Zn0.7O探测器的响应度由0.035A/W提高至0.63A/W。
ZnO缓冲层 溶胶凝胶法 紫外探测器 光响应特性 ZnO buffer layer Mg0.3Zn0.7O Mg0.3Zn0.7O solgel method ultraviolet detectors optical response
1 北京理工大学 光电学院 薄膜与显示技术实验室, 北京 100081
2 京东方科技集团股份有限公司, 北京 100176
采用溶液法旋涂薄膜、真空蒸镀铝电极, 制备了ITO/PEDOT∶PSS/空穴传输材料/量子点/纳米氧化锌(ZnO Nanoparticles)/Al结构的量子点发光二极管(QLED)器件。对比了不同纳米氧化锌分散剂对器件性能的影响。当用乙醇和乙醇胺分散氧化锌时, 对量子点层破坏较小, 器件的亮度最高达22940cd/m2, 电流效率达28.9cd/A。研究了在聚乙烯咔唑(PVK)中掺杂不同比例4,4′-环己基二[N,N-二(4-甲基苯基)苯胺](TAPC)器件的发光特性。在PVK中掺杂TAPC材料能够促进器件空穴传输以及电子空穴注入平衡, 当PVK∶TAPC=3∶1时, 器件的空穴传输层形貌较为平整, 亮度较高; 当PVK∶TAPC=1∶1时, 器件的开启电压最低。通过对器件膜层表面形貌以及电学、光学性能的对比, 分析了电荷传输层优化对器件特性改善的原因。
量子点 发光二极管 电荷传输 掺杂 quantum dot light-emitting diodes charge transport doping
介绍了非晶铟镓锌氧化物薄膜晶体管(aIGZO TFT)的制备,并在不同环境下进行了退火。其中,经过一次退火冷却后再进行第二次退火的器件表现出了最佳的电学性能,相比其他器件有较小的亚阈值摆幅(~1.43V/decade)和更好的磁滞稳定性。通过对比其他退火条件下的器件表现与工艺,发现在一次退火基础上增加的较短时间(30min)退火是这些显著提高的主要原因。这说明,在aIGZO TFT进行了一次退火并冷却后,通过引入二次退火使得aIGZO薄膜表面平整化和结构密实化,器件性能仍然有提高的空间。
非晶铟镓锌氧化物 薄膜晶体管 二次退火 亚阈值摆幅 磁滞稳定性 amorphous indium gallium zinc oxide thin film transistor second annealing subthreshold swing magnetic viscosity stability
1 北京理工大学 光电学院 薄膜与显示实验室, 北京 100081
2 北方夜视科技集团有限公司, 昆明 650223
3 重庆嘉陵华光光电科技有限公司, 重庆 400700
采用不同溅射功率制备的铟镓氧化锌(IGZO)薄膜作为薄膜晶体管(TFT)的有源层, 通过扫描电镜、霍尔效应测试仪, 分析了溅射功率对IGZO薄膜形貌及电特性的影响, 研究了不同IGZO溅射功率对IGZO-TFT栅偏压不稳定性的影响。结果表明, 在一定范围内, 低溅射功率使得IGZO薄膜的表面粗糙, 缺陷较多, 载流子浓度较低; 在正栅极偏压作用下, 低IGZO薄膜溅射功率导致较大的IGZO-TFT阈值电压漂移; 在负偏压作用下不产生阈值电压漂移。
薄膜晶体管 溅射功率 不稳定性 thin film transistor IGZO IGZO sputtering power instability
1 北京理工大学 光电学院及北京市混合现实与新型显示工程技术研究中心, 北京 100081
2 北京京东方光电科技有限公司, 北京 100176
利用射频磁控溅射的方法在柔性PI衬底上制备ITO薄膜, 通过SEM(扫描电子显微镜)、XRD(X射线衍射仪)、四探针测试仪、分光光度计,分析了通氧量、溅射功率、工作气压及衬底温度对ITO薄膜表面形貌、成膜质量和光电特性的影响。结果显示: 在纯氩气环境下, 溅射功率为200W, 工作气压为1.5Pa, 在衬底温度为185℃~225℃时, 薄膜的光电特性最好, ITO薄膜的电阻率为3.64×10-4Ω·cm, 透过率为97%。
射频磁控溅射 氧化铟锡 聚酰亚胺 (PI) 电阻率 透过率 RF magnetron sputtering indium-doped tin oxide polyimide (PI) resistivity transmittance
