低成本的溶胶-凝胶法制备高性能Ca-IZO薄膜的新方法
01 引言
目前，基于薄膜晶体管（tft）的固态电路广泛应用于显示器、大型传感器和电子皮肤等领域，这些领域难以通过传统的基于硅的芯片实现。最近，包括izo在内的非晶氧化物在tft应用中表现出优异的特性，具有良好的透明性。此外，它可以通过溶胶-凝胶法制备，可用于可印刷tft 的制造。这种方法完全符合未来通用物联网（iot）电路的低成本需求。 本文介绍了如何通过向铟锌氧（inzno）中掺杂强还原性元素来实现高性能的溶液加工薄膜晶体管。在本文中，您将了解不同掺杂浓度的钙掺杂对基于in-zn-o氧化物的薄膜晶体管（ca-izo tft）的影响。
02 成果简介
本文通过鸿之微第一性原理量子输运计算软件nanodcal进行理论计算并结合后续的实验测试，揭示了钙掺杂对ca-izo tft性能的影响，并提出了一种低成本的溶胶-凝胶法制备高性能ca-izo薄膜的方法。 文章主要介绍了如何通过向铟锌氧（inzno）中掺杂强还原性元素来实现高性能的溶液加工薄膜晶体管。文章首先介绍了薄膜晶体管（tft）在显示器、大型传感器和电子皮肤等领域的广泛应用，以及传统基于硅的芯片难以实现这些领域的需求。随后，文章介绍了非晶氧化物在 tft应用中表现出优异的特性，包括良好的透明性和可用于可印刷tft的制造。这种方法完全符合未来通用物联网（iot）电路的低成本需求。 接下来，文章介绍了钙掺杂对ca-izo tft性能的影响。通过理论计算和实验研究，文章揭示了不同掺杂浓度的钙掺杂对基于in-zn-o氧化物的薄膜晶体管（ca-izo tft）的影响。首先，文章介绍了钙掺杂对izo带隙的影响。随着钙掺杂浓度的增加，izo带隙逐渐扩大。此外，低浓度的钙掺杂不会显著降低载流子密度和迁移率。
接着，文章介绍了通过低成本的溶胶-凝胶法制备高性能ca-izo薄膜的方法。实验结果表明，当钙的摩尔比为3%时，可以获得最佳的ca-izo tft器件。这种轻微掺杂的in-zn-o tft表现出高的开关比约为10^6，高场效饱和迁移率为1.4cm^2/vs，以及正的阈值电压（vth）为7.7v。 文章还介绍了实验过程中使用的材料和设备，包括铟锌氧（inzno）前体溶液的制备、钙掺杂的方法、薄膜晶体管的制备和测试等。文章还详细介绍了理论计算的方法和实验测试的结果，包括x射线衍射（xrd）、扫描电子显微镜（sem）、原子力显微镜（afm）和光学显微镜等。
03 图文导读
图1（a）金属前驱体在溶剂中混合（b）稳定的溶胶溶液形成（c）通过自旋镀膜工艺沉积ca-izo薄膜（d）获得的ca-izo·tft结构示意图
图2（a）zno（b）izo(c)16.67% ca掺杂的 izo(d)33.33% ca掺杂的izo超晶胞的晶体结构。百分比表示ca原子数占ca、in 和 zn原子总数的比例。
图3 izo和不同掺杂浓度的ca-izo的(a)能带结构与(b)禁带宽度
图4 (a)izo和(b)ca-izo的超晶胞示意图，(c)izo和(d)ca-izo的载流子分布示意图
图5 ca-izo的afm结果
图6 不同ca掺杂量ca-izo tft器件的id-vg特性，漏极电压为(a)10v（b）40v
图7 (a)不同ca掺杂浓度的ion/ioff和vth(b)迁移率随ca掺杂浓度的变化
图8 ca掺杂量为3%时ca-izo tft的(a)id-vg特性(b)id-vd
04 小结
总的来说，本文章通过理论计算和实验研究，揭示了钙掺杂对ca-izo tft性能的影响，并提出了一种低成本的溶胶-凝胶法制备高性能ca-izo薄膜的方法。这种方法可以用于可印刷tft的制造，完全符合未来通用物联网（iot）电路的低成本需求。该项研究成果对于tft应用的发展具有重要的意义。
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02 成果简介
本文通过鸿之微第一性原理量子输运计算软件nanodcal进行理论计算并结合后续的实验测试，揭示了钙掺杂对ca-izo tft性能的影响，并提出了一种低成本的溶胶-凝胶法制备高性能ca-izo薄膜的方法。 文章主要介绍了如何通过向铟锌氧（inzno）中掺杂强还原性元素来实现高性能的溶液加工薄膜晶体管。文章首先介绍了薄膜晶体管（tft）在显示器、大型传感器和电子皮肤等领域的广泛应用，以及传统基于硅的芯片难以实现这些领域的需求。随后，文章介绍了非晶氧化物在 tft应用中表现出优异的特性，包括良好的透明性和可用于可印刷tft的制造。这种方法完全符合未来通用物联网（iot）电路的低成本需求。 接下来，文章介绍了钙掺杂对ca-izo tft性能的影响。通过理论计算和实验研究，文章揭示了不同掺杂浓度的钙掺杂对基于in-zn-o氧化物的薄膜晶体管（ca-izo tft）的影响。首先，文章介绍了钙掺杂对izo带隙的影响。随着钙掺杂浓度的增加，izo带隙逐渐扩大。此外，低浓度的钙掺杂不会显著降低载流子密度和迁移率。
接着，文章介绍了通过低成本的溶胶-凝胶法制备高性能ca-izo薄膜的方法。实验结果表明，当钙的摩尔比为3%时，可以获得最佳的ca-izo tft器件。这种轻微掺杂的in-zn-o tft表现出高的开关比约为10^6，高场效饱和迁移率为1.4cm^2/vs，以及正的阈值电压（vth）为7.7v。 文章还介绍了实验过程中使用的材料和设备，包括铟锌氧（inzno）前体溶液的制备、钙掺杂的方法、薄膜晶体管的制备和测试等。文章还详细介绍了理论计算的方法和实验测试的结果，包括x射线衍射（xrd）、扫描电子显微镜（sem）、原子力显微镜（afm）和光学显微镜等。
03 图文导读
图1（a）金属前驱体在溶剂中混合（b）稳定的溶胶溶液形成（c）通过自旋镀膜工艺沉积ca-izo薄膜（d）获得的ca-izo·tft结构示意图
图2（a）zno（b）izo(c)16.67% ca掺杂的 izo(d)33.33% ca掺杂的izo超晶胞的晶体结构。百分比表示ca原子数占ca、in 和 zn原子总数的比例。
图3 izo和不同掺杂浓度的ca-izo的(a)能带结构与(b)禁带宽度
图4 (a)izo和(b)ca-izo的超晶胞示意图，(c)izo和(d)ca-izo的载流子分布示意图
图5 ca-izo的afm结果
图6 不同ca掺杂量ca-izo tft器件的id-vg特性，漏极电压为(a)10v（b）40v
图7 (a)不同ca掺杂浓度的ion/ioff和vth(b)迁移率随ca掺杂浓度的变化
图8 ca掺杂量为3%时ca-izo tft的(a)id-vg特性(b)id-vd
04 小结
总的来说，本文章通过理论计算和实验研究，揭示了钙掺杂对ca-izo tft性能的影响，并提出了一种低成本的溶胶-凝胶法制备高性能ca-izo薄膜的方法。这种方法可以用于可印刷tft的制造，完全符合未来通用物联网（iot）电路的低成本需求。该项研究成果对于tft应用的发展具有重要的意义。
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