透明氧化物半導(dǎo)體及其溶液法制備薄膜晶體管

周 騰，陳 征，崔 錚

(蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所印刷電子中心，江蘇 蘇州 215123)

1 前 言

溶液法制備電子薄膜、器件和電路，具有工藝簡(jiǎn)單、快速和可大面積實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)，也可以避免或者減少真空設(shè)備的使用，一直以來備受關(guān)注。近年來，溶液法以及在其基礎(chǔ)上發(fā)展的印刷法制備電子薄膜和器件的工藝和性能取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，一些文獻(xiàn)報(bào)道的性能甚至可以比擬傳統(tǒng)制備技術(shù)，因此，成為了當(dāng)今電子學(xué)研究的熱點(diǎn)之一。

透明氧化物是電子材料中非常重要的一類，其具有高的遷移率和可見光透過率，而且工藝溫度相對(duì)較低，并有較高的環(huán)境穩(wěn)定性，因此不僅可以與傳統(tǒng)的硅基微電子競(jìng)爭(zhēng)，同時(shí)也能使用在很多光電領(lǐng)域中。通過調(diào)節(jié)透明氧化物的成分和結(jié)構(gòu)，可以寬范圍地調(diào)節(jié)它們的載流子濃度，因此，透明氧化物既可以作為高性能半導(dǎo)體使用也可以作為透明導(dǎo)體使用。

近些年，溶液法制備透明氧化物電子材料受到了廣泛的關(guān)注，并且取得了重要的進(jìn)展。在透明氧化物半導(dǎo)體方面，遷移率超過10 cm2V-1s-1，并且開關(guān)比超過106的晶體管時(shí)有報(bào)道，而活化溫度已經(jīng)從最初的500 ℃降至200 ℃以下。因此，在溶液法及印刷半導(dǎo)體材料中，透明氧化物半導(dǎo)體已經(jīng)成為了最重要的材料之一。而在透明導(dǎo)電氧化物方面，進(jìn)展相對(duì)緩慢。溶液法制備的透明導(dǎo)電氧化物薄膜的電導(dǎo)率還有待提高，而且通常仍須在300 ℃以上的工藝溫度下才獲得可接受的電導(dǎo)率。本文簡(jiǎn)單地回顧透明導(dǎo)電氧化物和透明氧化物半導(dǎo)體的發(fā)展，重點(diǎn)介紹溶液法制備透明氧化物晶體管的進(jìn)展。

2 透明導(dǎo)電氧化物

隨著全社會(huì)對(duì)能源與環(huán)境的關(guān)注，人們迫切需要研究和發(fā)展各種節(jié)能環(huán)保的新型功能材料和器件，其中尤以薄膜太陽(yáng)能電池為代表的新能源技術(shù)、以發(fā)光二極管(LED)為代表的節(jié)能照明技術(shù)、以有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)為代表的新一代平板與柔性顯示技術(shù)，成為全球科技界與工業(yè)界關(guān)注的焦點(diǎn)。在這些新能源與光電子產(chǎn)品中，透明導(dǎo)電氧化物材料(Transparent Conducting Oxides，TCO)扮演著重要角色[1]。

2.1 透明導(dǎo)電氧化物材料發(fā)展歷程

透明導(dǎo)電氧化物(TCO)一般是簡(jiǎn)并摻雜的寬帶隙半導(dǎo)體氧化物[2]，它們對(duì)可見光透明，但同時(shí)顯示出像金屬一樣的導(dǎo)電性[3]，主要是包含In，Sn，Zn和Cd等金屬元素的復(fù)雜氧化物材料。它們主要以薄膜形式出現(xiàn)在各種光電器件中，具有可見光區(qū)透過率高、紅外光區(qū)反射率髙和電阻率低等光電特性，廣泛應(yīng)用于透明電極、表面發(fā)熱膜、特殊功能窗口涂層等方面[4]。

按照導(dǎo)電類型，TCO 薄膜分為n型(電子型)和p型(空穴型)2類。n型TCO(n-TCO)薄膜發(fā)現(xiàn)較早，已有100多年的歷史。第1個(gè)n-TCO 是Bakdeker于1907年制備的CdO 薄膜[5]，此后，為滿足不同的應(yīng)用，材料科學(xué)家們陸續(xù)開發(fā)出了以SnO2、In2O3和ZnO為摻雜基體的n-TCO 薄膜。例如，1950年前后出現(xiàn)的SnO2基和In2O3基透明導(dǎo)電薄膜，20世紀(jì)80年代出現(xiàn)的ZnO基透明導(dǎo)電薄膜。這些氧化物均為重?fù)诫s、高簡(jiǎn)并半導(dǎo)體，其禁帶寬度一般大于3 eV，并隨組分不同而變化，它們的光電性能依賴于金屬的氧化狀態(tài)以及摻雜劑的特性和濃度，一般具有高載流子濃度(1018～1021cm-3)，電阻率可達(dá)10-4Ω·cm量級(jí)，可見光透射率在80%～90%[2]。

目前廣為應(yīng)用的n-TCO 薄膜，包括著名的ITO 薄膜(摻Sn的In2O3，即In2O3∶Sn)，F(xiàn)TO薄膜(摻F的SnO2，即SnO2∶F)和AZO 薄膜(摻Al的ZnO，即ZnO∶Al)。它們易于制成透明導(dǎo)電玻璃或柔性導(dǎo)電薄膜，并已實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化和商業(yè)化，如表1 所示。其他的n-TCO 薄膜還有SnO2:Sb、CdIn2O4、Cd2SnO4、Zn-Sn-O、MgIn2O4、Zn2In2O5、In-Ga-O、In4Sn3O12等。目前使用最廣泛的是ITO 薄膜，它的電阻率小至10-4Ω·cm量級(jí)，可見光的透射率達(dá)85%以上，其性能指標(biāo)已被企業(yè)界用作衡量其他透明導(dǎo)電薄膜性能的標(biāo)準(zhǔn)[1]。

表1 目前3種主流透明導(dǎo)電玻璃的特點(diǎn)和應(yīng)用領(lǐng)域

多數(shù)透明氧化物因?yàn)檠蹩瘴换蚪饘匍g隙缺陷而呈本征n型，所以TCO通常是本征n型，而p型TCO比較難以獲得[6]。因此，p型TCO(p-TCO)薄膜的出現(xiàn)要晚得多，直到1993年，Sato等人才報(bào)道了第1種p-TCO薄膜材料——NiO半透明薄膜[7]。理想化學(xué)配比的NiO薄膜是一種室溫絕緣體，通過增加Ni空位或間隙氧原子，可大大降低NiO 的電阻率，使之呈現(xiàn)良好的p型導(dǎo)電，摻Li的NiO薄膜電導(dǎo)率可降低到1.4 Ω-1cm-1[8]。1997年， Kawazoe等人首次報(bào)道了銅鐵礦(Delafossite)結(jié)構(gòu)的CuAlO2薄膜，是一種高度透明的p-TCO 薄膜[9]，該發(fā)現(xiàn)開辟了被稱為“透明電子學(xué)”(Transparent Electronics)的新研究領(lǐng)域。隨后，通過對(duì)CuAlO2進(jìn)行摻雜或原子替代，一系列銅鐵礦結(jié)構(gòu)的p-TCO材料被合成出來，如CuGaO2、CuInO2、CuCrO2、CuScO2、AgMO2(M=Sc，In，Cr，Ga)、CuCr1-xMgxO2、CuNi2/3Sb1/3O2、AgCoO2、(Sr，Ca)CuO2等。其他結(jié)構(gòu)的p-TCO 薄膜也不斷出現(xiàn)，如具有纖鋅礦結(jié)構(gòu)的由N，P，As等單摻雜或共摻雜(Codoping)的ZnO[10]，金紅石結(jié)構(gòu)的由In，Ga[11]，F(xiàn)e，Al單摻雜或共摻雜(In，Ga)的SnO2，鈣鈦礦結(jié)構(gòu)摻Sc的SrTiO3，尖晶石結(jié)構(gòu)的ZnRh2O3，層狀氧硫化物結(jié)構(gòu)的LaCuOS和Sr3Cu2Sc2O5S2等。

2.2 透明導(dǎo)電氧化物3大體系

目前研究較多的n-TCO是基于ZnO、In2O3和SnO23種氧化物[12]，這3種元素還可以形成二元、三元金屬導(dǎo)電氧化物。

2.2.1 ZnO

ZnO是一種新型的Ⅱ-Ⅵ族直接帶隙化合物材料，主要有2種結(jié)構(gòu)：六方纖鋅礦和立方閃鋅礦，如圖1所示。纖鋅礦結(jié)構(gòu)最穩(wěn)定，因此最為常見，故在常溫下，ZnO晶體屬于六方晶系的纖鋅礦型結(jié)構(gòu)。通過在立方晶格結(jié)構(gòu)的基質(zhì)上生長(zhǎng)氧化鋅的方法可獲得立方閃鋅礦結(jié)構(gòu)的ZnO。2種情況下，每個(gè)Zn原子或O原子都可以與相鄰的原子組成以其為中心的四面體結(jié)構(gòu)，這是二價(jià)鋅化合物最典型的幾何結(jié)構(gòu)。除了纖鋅礦和閃鋅礦的結(jié)構(gòu)，ZnO能在100億Pa的高壓下形成NaCl式的八面體結(jié)構(gòu)。如圖1所示，纖鋅礦型結(jié)構(gòu)的ZnO晶體，晶格參數(shù)為a=0.329 6 nm，c=0.520 65 nm。在纖鋅礦結(jié)構(gòu)中，O原子層和Zn原子層構(gòu)成的雙原子層沿著[001]方向堆積。在室溫下，純凈的、理想的、符合化學(xué)計(jì)量比的ZnO晶體是絕緣體，但實(shí)際存在的單晶ZnO卻是n型半導(dǎo)體，這是由于ZnO易形成間隙Zn原子或O空位點(diǎn)缺陷[4]。ZnO薄膜主要是通過O空位和摻雜來提高其電導(dǎo)率，O空位可由化學(xué)計(jì)量偏離、改變生長(zhǎng)和退火條件等來實(shí)現(xiàn)，但想要獲得足夠高的載流子濃度，必須對(duì)其進(jìn)行摻雜。ZnO的n型摻雜中，最常見的摻雜元素是III族元素，其中ZnO∶Al (AZO)因?yàn)橹圃斐杀颈容^低、無毒、易光刻加工以及在氫氣氛圍中的化學(xué)穩(wěn)定性，得以被廣泛研究[13]。

圖1 ZnO 2種主要的晶體結(jié)構(gòu)：(a)六方纖鋅礦結(jié)構(gòu)，(b)立方閃鋅礦結(jié)構(gòu)Fig.1 Two principal crystal structures of ZnO:(a)hexagonal wurtzite structure and (b)cubic zine blende structure.

2.2.2 In2O3

In2O3具有方鐵錳礦結(jié)構(gòu)，晶格常數(shù)為a=1.011 8 nm，這種結(jié)構(gòu)可想象為不完全的O離子密堆積結(jié)構(gòu)，In離子構(gòu)成面心立方格子，子格子中的四面體間隙位置有3/4為O離子占據(jù)，1/4空著，如圖2所示。其直接禁帶寬度約為3.75 eV，主要缺陷有O空位和間隙In原子，為n型半導(dǎo)體[14]。

圖2 In2O3體心立方結(jié)構(gòu)Fig.2 Body centred cubic structure of In2O2

應(yīng)用最普遍的ITO 薄膜是在In2O3中摻入替位Sn原子形成的，禁帶寬度為3.75～4.0 eV。在In2O3中摻入少量的Sn 元素后，因?yàn)镮n3+是正三價(jià)的，四價(jià)的Sn4+取代 In3+后就形成一個(gè)替位原子，即產(chǎn)生一個(gè)正電中心，多余的電子成為自由電子。因此，摻入的 Sn4+可以改變In2O3中的自由載流子濃度，同時(shí)也改變了遷移率。摻Sn的In2O3薄膜(ITO薄膜)是目前研究和應(yīng)用最廣泛的TCO薄膜，它的電阻率介于10-4～10-5Ω·cm，在可見光范圍內(nèi)的透射率可達(dá)85%以上。自從ITO薄膜問世以來，一直在TCO薄膜中占主導(dǎo)地位，其應(yīng)用范圍涉及平板顯示器、太陽(yáng)能電池等大部分光電子器件[2]。

2.2.3 SnO2

SnO2晶體具有四方晶系和正交晶系2種變體，其中正交相是不穩(wěn)定的晶相，正常情況下合成得到的SnO2晶體屬于四方晶系的金紅石型結(jié)構(gòu)，如圖3所示[4]。其晶胞中體心和頂角由Sn4+占據(jù)，晶格參數(shù)a=b=0.473 8 nm，c=0.318 7 nm[13]。純化學(xué)計(jì)量比的SnO2也是絕緣體，但是由于Sn的電子親和力不太強(qiáng)，晶態(tài)SnO2易形成O空位，屬于n型半導(dǎo)體[4]。

SnO2的價(jià)帶是由O的2p軌道構(gòu)成，導(dǎo)帶是由Sn的5s和5p構(gòu)成。SnO2薄膜是寬禁帶半導(dǎo)體材料，其禁帶寬度為3.6～4.0 eV，因此，SnO2對(duì)可見光基本不吸收，具有很高的可見光透過性能，可見光的透過率達(dá)到 80%以上，對(duì)可見光的折射率則為1.8～2.0。電子有效質(zhì)量為0.1～0.2 m0，室溫下載流子濃度為1015～1018cm-3，遷移率為 5～30 cm2V-1s-1。經(jīng)過適當(dāng)?shù)膿诫s，例如摻F形成的SnO2:F薄膜，可產(chǎn)生很好的光電特性，電阻率也可低至10-4～10-5Ω·cm[13]。FTO薄膜具有對(duì)可見光透光性好、紫外吸收系數(shù)大、電阻率低、化學(xué)性能穩(wěn)定以及室溫下抗酸堿能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。此外，F(xiàn)TO薄膜強(qiáng)度高、原料價(jià)格便宜，可實(shí)現(xiàn)廉價(jià)生產(chǎn)，在透明電極材料、薄膜電阻器、太陽(yáng)能電池、液晶顯示器、光電子器件、熱反射鏡等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。

圖3 SnO2金紅石結(jié)構(gòu) (四方晶系)Fig.3 Rutile structure of SnO2(tetragonal system)

3 透明氧化物薄膜晶體管

薄膜晶體管(Thin Film Transistor，TFT)在過去的10年里已成為平板顯示行業(yè)的核心器件，從傳統(tǒng)的非晶硅TFT到多晶硅TFT、從高溫多晶硅TFT到低溫多晶硅TFT、從有機(jī)半導(dǎo)體TFT到無機(jī)氧化物半導(dǎo)體TFT，技術(shù)越來越成熟，應(yīng)用對(duì)象也從只驅(qū)動(dòng)液晶顯示器(LCD)發(fā)展到既可以驅(qū)動(dòng)LCD又可以驅(qū)動(dòng)有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)，甚至可制作外圍邏輯電路[14]。特別是非晶氧化物半導(dǎo)體近些年來在顯示器應(yīng)用上有非常顯著的發(fā)展，是TFT材料中非常有前景的一類，不僅僅在傳統(tǒng)平板顯示領(lǐng)域挑戰(zhàn)著硅材料，而且在諸如柔性顯示與柔性電子等領(lǐng)域也在開辟新的天地[15-16]。

氧化物薄膜晶體管已有超過80年的歷史。20世紀(jì)30年代，Lilienfield在申請(qǐng)的專利中首次描述了場(chǎng)效應(yīng)晶體管，而TFT的發(fā)展始于1962年，Weimer在RCA實(shí)驗(yàn)室的研究工作中，他應(yīng)用多晶態(tài)的CdS薄膜做有源層，用SiO2薄膜做絕緣層，成功制作出了“交疊型”結(jié)構(gòu)器件[16]。1964年，Klasens和Koelmans使用蒸發(fā)的SnO2氧化物、Al源漏和柵電極，以及經(jīng)過陽(yáng)極氧化處理的Al2O3柵電介質(zhì)制備出氧化物TFT。1968年，Boesen和Jacobs報(bào)道了用Li摻雜的ZnO單晶半導(dǎo)體以及蒸發(fā)的SiOx電介質(zhì)和Al電極制作了TFT。但該器件由柵電壓VG控制得到的源漏電流很小，而且沒有觀察到源漏電流飽和現(xiàn)象。后來出現(xiàn)了基于非晶硅(α-Si∶H)的TFT和基于有機(jī)半導(dǎo)體材料的TFT，它們的性能均好于當(dāng)時(shí)的氧化物半導(dǎo)體TFT。氧化物半導(dǎo)體再次受到關(guān)注是在2003年，Hoffman和Carcia首次報(bào)道了全透明的TFT(包含基于TCO的電極)，其性能在某些方面不僅可媲美甚至超過了非晶硅和有機(jī)TFT，遷移率可高達(dá)2.5 cm2V-1s-1，開關(guān)比為107。雖然這些半導(dǎo)體的加工溫度及后處理溫度仍然比較高(450～600 ℃)，但是隨后，Carcia等又報(bào)道了室溫磁控濺射沉積的ZnO薄膜晶體管，得到了相似的電學(xué)性能[16]。當(dāng)時(shí)這些研究都僅限于ZnO、 In2O3、SnO2這樣的二元氧化物。Nomura等人則提出使用復(fù)雜氧化物InGaO3(ZnO)5(即IGZO)單晶半導(dǎo)體作為TFT中的有源層，有效遷移率可達(dá)到80 cm2V-1s-1，開啟電壓-0.5 V，開關(guān)比為106[16]。自此，大量關(guān)于多組分氧化物TFT的報(bào)道開始出現(xiàn)，包括ZTO、IZO、IGZO[12]等等。表2比較了氧化物半導(dǎo)體TFT與非晶硅、低溫多晶硅，以及有機(jī)半導(dǎo)體TFT的整體性能[17-22]。氧化物TFT因其在可見光范圍內(nèi)透明、高遷移率以及制備溫度低等優(yōu)點(diǎn)越來越吸引著人們的注意。

表2 氧化物半導(dǎo)體TFT與其他TFT的性能比較

4 溶液法制備透明氧化物薄膜晶體管

4.1 溶液法制備機(jī)制

目前，制造無機(jī)電子器件的方法是基于對(duì)半導(dǎo)體、導(dǎo)體和絕緣體材料選定區(qū)域的連續(xù)多次沉積、光刻和刻蝕加工，因此加工成本高?；谌芤悍ǖ挠∷⒓庸ぶ苯映练e形成圖案化的無機(jī)材料薄膜，可以制作低成本電子器件[6]。已經(jīng)證明溶液法可以制備高性能與低成本的透明氧化物半導(dǎo)體TFT，并可以實(shí)現(xiàn)大面積TFT陣列的制備[16,23]。常用溶液法包括旋轉(zhuǎn)涂布、噴墨印刷以及化學(xué)水浴法(Chemical Water-Bath Deposition,CBD)等，如圖4所示[16]。涂布的氧化物墨水可通過分散在溶劑中的納米顆?；蚩扇艿那膀?qū)體來制備。在旋轉(zhuǎn)涂布或印刷后，由前驅(qū)體形成的液體薄膜很容易失去溶劑，形成一個(gè)均一的薄膜，再通過退火分解、氧化和吸收周圍空氣中的水分[23](如圖5所示)，形成了固態(tài)金屬氧化物薄膜[16]。

圖4 溶液法的簡(jiǎn)要分類Fig.4 Brief classification of solution-process technologies

圖5 溶液法制備金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜的形成機(jī)制Fig.5 Forming mechanism of metallic oxide semi-conductor by solution-process

使用噴墨印刷的方法制備電子器件和電路有許多優(yōu)勢(shì)：它是一種數(shù)字化加工，不需要掩膜；它是一種增材加工，只有當(dāng)需要時(shí)才會(huì)沉積材料，而且它是一種非接觸加工，噴嘴不接觸襯底，保護(hù)了表面的精細(xì)結(jié)構(gòu)。但無機(jī)電子材料的噴墨印刷形成有源器件相對(duì)于有機(jī)材料的研究來說是比較稀少的。到目前為止，只有很少部分的無機(jī)電子材料能夠被噴墨打印，主要原因在于很難制備可噴墨打印的“電子墨水”[24]。無機(jī)功能材料的印刷對(duì)于獲得良好的加工性能和材料性能來說是一個(gè)具有挑戰(zhàn)性的工作，特別是對(duì)于TFT。

第一次嘗試用打印的方法制備電子器件可追溯到1967年，Sihvone等人從Weimer的研究中得到啟發(fā)，認(rèn)為可以制備一個(gè)所有材料都是通過打印的方式制備的絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)的晶體管，這些材料包括：基于CdS∶CdSe墨水的半導(dǎo)體，基于硅酸鹽膠的電介質(zhì)材料以及基于Hg∶In糊狀物的電極。雖然該結(jié)果不是很理想，但這些工作可以看做是印刷電子學(xué)發(fā)展中的里程碑[16]。

4.2 溶液法制備TFT的最新進(jìn)展

Kim等[25]于2009年使用噴墨印刷制備了氧化物薄膜晶體管。使用Zn-Sn-O溶膠凝膠前驅(qū)體作為墨水，直接打印了均一的半導(dǎo)體層。打印所得器件的性能明顯地受打印條件影響，如表面潤(rùn)濕性和襯底溫度。雖然這個(gè)噴墨印刷的晶體管性能不是很穩(wěn)定，但它顯示出可重復(fù)的電學(xué)性能，對(duì)于低成本制造大面積平板顯示器，有著很大的潛在應(yīng)用。

Han等[15]于2010年使用溶解在乙腈的金屬鹵化物InCl3作為前驅(qū)體，通過旋涂制成In2O3的TFTs，通過添加乙二醇來控制制備均一的薄膜。他們還研究了不同的退火溫度和方式對(duì)器件性能的影響，在比較低的溫度(如200～300 ℃)及O2/O3氛圍中退火，可得到高性能的In2O3的TFTs。

2008年，Meyers等[26]使用金屬氨絡(luò)合水溶液作為電子墨水，通過旋涂和印刷的方法制備了ZnO薄膜晶體管，在處理溫度低至150 ℃下獲得了1.8 cm2V-1s-1的遷移率和高達(dá)106的開關(guān)比。同時(shí)也驗(yàn)證了印刷晶體管在150 ℃氮?dú)馔嘶鹣?，獲得了0.4 cm2V-1s-1的遷移率。

Banger等[27]在2011年報(bào)道了用溶液法得到場(chǎng)效應(yīng)遷移率高達(dá)10 cm2V-1s-1、開啟電壓穩(wěn)定地約為0 V的非晶金屬氧化物(IZO和IGZO)薄膜晶體管，加工溫度可降至230 ℃。他們用可溶解的金屬醇鹽作為前驅(qū)體，通過芯片上的溶膠凝膠，制備非晶金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜。

Kim等[28]在2011年利用“自燃燒”配方，發(fā)展了低溫工藝制備高性能透明氧化物晶體管和透明導(dǎo)電ITO。200 ℃的工藝溫度下獲得了遷移率為0.81 cm2V-1s-1和開關(guān)比為106的In2O3的晶體管；同時(shí)ITO的活化溫度也降至200 ℃左右。該方法的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是適用于多種金屬元素。

2012年，韓國(guó)科學(xué)家采用室溫光化學(xué)活化旋涂制備的金屬鹽前驅(qū)體薄膜，在低溫下制備了高性能的透明氧化物晶體管，IGZO的遷移率可達(dá)10 cm2V-1s-1[29]。此外，他們還利用制備的透明氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管實(shí)現(xiàn)了340 KHz的環(huán)形振蕩器。

Song等[30]于2011年用溶液法加工開發(fā)出圖案化的ITO，通過控制摻雜Sn的含量以及熱處理的方法和環(huán)境得到高導(dǎo)電性的透明圖案化電極。這種通用的液相ITO材料被首次成功地用于完全透明及全氧化物的TFT上，且這個(gè)TFT的柵/源/漏電極都是通過溶液法制備的。這項(xiàng)研究證明了可使用全溶液法加工制備完全透明的電子器件。

Kim等[31]于2012年開發(fā)出基于ZnO 的高度柔性的TFT，他們使用一種高效率轉(zhuǎn)印法，在室溫的條件下，通過使用溶于水的聚合物犧牲層，剝離支撐基底與TFT層之間的界面。這種方法得到的TFT還可以粘附到很多種類的襯底上，如紙、塑料和貼紙上。這種晶體管，包括作為支撐的超薄襯底，總厚度只有13 μm。

Lee等[24]于2013年在《Advance Materials》報(bào)道了基于透明金屬柵格源/柵電極的透明TFT全溶液加工方法與基于此種TFT的液晶顯示，證明了印刷TFT在未來透明顯示上的潛在應(yīng)用。他們所報(bào)道的這種溶液印刷法可以進(jìn)行連續(xù)加工。

中科院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所印刷電子中心陳征等人[32]研究了可噴墨打印的In2O3半導(dǎo)體，在200～300 ℃下退火，打印的In2O3薄膜獲得了很好的形貌，并且在250 ℃退火下顯示了可以接受的性能。通過附加的真空退火，在200 ℃的加工溫度下獲得了超過0.5 cm2/V-1s-1的場(chǎng)效應(yīng)電子遷移率。

目前報(bào)道的溶液法制備的透明氧化物晶體管已具有較高的遷移率和大的開關(guān)比，并解決了此前加工溫度過高的問題。但關(guān)于器件的均一性、穩(wěn)定性等方面的報(bào)道還較少，未來將會(huì)有更多的涉及。因此，溶液法低溫制備透明氧化物半導(dǎo)體器件的技術(shù)需要進(jìn)一步的發(fā)展與完善，從而成為印刷電子的主流技術(shù)之一。

5 結(jié) 語(yǔ)

在透明導(dǎo)體和透明半導(dǎo)體兩方面， 傳統(tǒng)方法制備的透明氧化物均展示了良好的性質(zhì)及商業(yè)化應(yīng)用。相應(yīng)的溶液法制備技術(shù)雖然剛剛起步，但是已經(jīng)取得了很大的進(jìn)展，表現(xiàn)了實(shí)際應(yīng)用的潛力。相對(duì)而言，透明導(dǎo)電氧化物的溶液法工藝溫度偏高，而透明氧化物半導(dǎo)體則已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了低溫化，不過還須進(jìn)一步研究和提高低溫工藝制備透明氧化物晶體管的均一性、穩(wěn)定性，從而走向?qū)嵱没?/p>

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