《表2 不同退火温度下WZTO TFT器件的性能Tab.2 Properties of WZTO TFT devices under different an-nealing temperatures

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《退火温度对新型有源层WZTO薄膜晶体管性能的影响》

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图5给出了溶液法制备的以WZTO为有源层的薄膜晶体管在不同退火温度条件下的转移特性曲线。源漏电压VDS在室温条件下为20 V，栅电压VG为-10～20 V。根据不同退火条件下TFT器件的转移曲线提取的场效应迁移率（μ）、阈值电压（VT）、亚阈值摆幅（SS）和开关比（Ion/Ioff）等器件参数汇总于表2。经300，400，500℃退火处理后WZTO TFT的场效应迁移率分别为1.8，2.2，2.4 cm2/（V·s），随着退火温度的升高，薄膜内部原子越来越紧密，形成较大的晶粒，从而有利于电子的传输，直接影响到了迁移率。氧化物半导体薄膜中存在3种形式的氧空位，其中一种完全电离的氧空位以浅施主形式在导带底附近存在，另一种非电离的中性氧空位作为价带顶附近的深缺陷存在。随着退火温度的升高，更多的氧空位电离出2个电子，从深缺陷状态转移到浅施主状态，因此，会有更多的自由电子产生，而且缺陷态是减少的，这样，剩余自由电子更多，从而便有利于电子传输，导致迁移率增大和更高的开态电流[16-17]。阈值电压从8.04～3.48 V向负方向漂移并且亚阈值摆幅由0.62 V/dec减小到0.43V/dec。表2结果表明，无论是迁移率还是亚阈值摆幅，经过500℃退火的器件均比其他退火温度条件下的TFT器件性能要好。亚阈值摆幅值较高是由于绝缘层和半导体层界面之间的陷阱态导致的[18]，300～500℃退火，随着温度的升高，亚阈值摆幅逐渐减小，这个结果也表明了较高的退火温度可以有效地减少WZTO有源层界面上的陷阱态密度。迁移率随着退火温度的升高而提高是由于氧空位的增加导致的，这一结论在图4中得到了很好的证明。