摘要
目前，随着平板显示行业的飞速发展，人们对显示性能的需求日益增高。要实现超大屏、超高清、透明及柔性显示等技术，基于场效应晶体管（Field-EffectTransistors,FETs）的传统硅基薄膜晶体管（Thin-FilmTransistors,TFTs）固有的缺陷成为了阻碍行业发展的桎梏。TFTs作为平板显示的核心器件需要向高性能、全透明以及全柔性的方向发展。本研究通过对氧化铟（In2O3）纳米纤维及氧化铪（HfO2）高k薄膜材料进行系统研究，制备并集成了适用于高端平板显示的HfO2/In2O3纳米纤维TFTs。主要研究内容包括： 首先，用溶胶凝胶技术制备In2O3薄膜，随后采用自组装的静电纺丝技术制备了氧化铟（In2O3）纳米纤维，制备了双层In2O3沟道的TFT，并对不同退火温度制备的TFT器件进行了研究。结果发现，通过运用溶胶凝胶和纺丝焊接工艺相结合的技术，在250℃的低温下制备的TFT拥有优异的性能。例如：2.0×108的开关比，亚阈值摆幅0.43V/dec，载流子迁移率0.18cm2/Vs。 其次，利用静电纺丝技术和Kirkendall效应在不同升温速率下制备了具有不同形貌（实心和中空）的In2O3纳米纤维，并进一步集成了In2O3纳米纤维TFTs。结果发现：在小于2℃/min的升温速率下，In2O3纳米纤维具有中空结构；在升温速率大于2℃/min时，In2O3纳米纤维具有最常见的实心纳米纤维结构。通过分析In2O3纳米纤维TFT的电学性能发现，在升温速率为2℃/min时制备的中空In2O3纳米纤维TFTs具有最佳的综合性能，其中包括具有最佳的开关特性、器件迁移率以及较好的稳定性。 最后，利用聚合物辅助沉积（PolymerAssistedDeposition）技术制备了漏电流较小、单位面积电容较大的HfO2高k介电薄膜。利用X射线衍射技术（XRD），热重分析，光透过率，以及C-F，I-V等测试技术，研究了退火温度对HfO2薄膜性能的影响。选取退火温度为500℃的HfO2薄膜作为TFTs的介电层，280℃退火的In2O3纳米纤维为沟道层，制备了HfO2/In2O3纳米纤维TFTs。结果显示该器件具有优异的电学性能：包括饱和场效应迁移率18.3cm2/Vs，亚阈值摆幅78mV/dec，开启电压0.51V，以及电流开关比3.4×107。该器件可用作开关或驱动OLED等实际应用，为制备高性能TFTs器件提供了研究思路和实验依据。
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