PRODUÇÃO E CARACTERIZAÇÃO DE TRANSISTORES DE FILME FINO DE ÓXIDOS METÁLICOS PROCESSADOS POR SOLUÇÃO.
Atualmente busca-se a produção de componentes eletrônicos por técnicas de deposição/impressão dos materiais ativos na forma líquida (soluções ou suspensões), visando a redução dos custos de produção, a produção em larga escala e aplicações emergentes, como internet das coisas (IoT), embalagens inteligentes etc. Na presente pesquisa, apresentamos os princípios básicos de operação, os métodos de produção e os resultados da caracterização elétrica de transistores de filme fino (TFTs) com os materiais ativos depositados por técnicas de deposição na forma líquida (spin-coating e pirólise por spray). Estudamos a influência da composição de soluções precursoras de nitrato de alumínio nonoidratado e da temperatura de conversão térmica deste precursor em óxido de alumínio nas propriedades de capacitores produzidos com óxido de alumínio depositado por spin-coating. Obtivemos capacitores com baixos valores de corrente de fuga (< 1 nA) e capacitâncias por unidade de área entre 2.10-3 e 3.10-3 F/m2 utilizando soluções precursoras aquosas compostas por 0,5 M de nitrato de alumínio nonoidratado e 1,25 M de ureia, que sofreram um processo de combustão a 350 °C, resultando em filmes finos (< 100 nm) óxido de alumínio (Al2O3). Os filmes de Al2O3 obtidos por combustão foram utilizados como camada dielétrica de TFTs produzidos utilizando a camada ativa composta por óxido de zinco (ZnO) produzido por pirólise via nebulização (spray) de um precursor orgânico (acetato de zinco). Os TFTs produzido apresentaram um desvio padrão inferior a 11 % em seus principais parâmetros de desempenho elétrico, como mobilidade de portadores na ordem de 30 cm2/V.s, tensão de limiar (threshold) em torno de 1,0 V e taxa de variação sub-limiar (subthreshold swing, SS) de 0,72 V/década.
PRODUÇÃO E CARACTERIZAÇÃO DE TRANSISTORES DE FILME FINO DE ÓXIDOS METÁLICOS PROCESSADOS POR SOLUÇÃO.
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DOI: 10.22533/at.ed.56620051010
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Palavras-chave: transistores de filme fino, caracterização elétrica, óxidos metálicos, semicondutores, processamento por solução
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Keywords: thin film transistors, electrical characterization, metal oxides, semiconductors, solution processing
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Abstract:
The production of electronic components by the deposition/printing of active materials from solutions or liquid suspensions aims the reduction of production costs, the large-scale production and the application in emerging technologies, such as Internet of Things (IoT ), smart packaging, etc. The current research presents the basic principles of operation, the production methods and the results from the electrical characterization of thin film transistors (TFTs) with the active materials deposited by solution-based techniques such as spin-coating and spray pyrolysis. We studied the influence of the composition of nono-hydrated aluminum nitrate precursor solutions and of the precursor conversion temperature on the properties of capacitors produced by spin-coating. We obtained capacitors with low leakage current values (<1 nA) and capacitances per unit area between 2.10-3 and 3.10-3 F/m2, using aqueous precursor solutions composed of 0.5 M of non-hydrated aluminum nitrate and 1.25 M urea, which, after a combustion process at 350°C, resulted in aluminum oxide (Al2O3) thin films (<100 nm). The Al2O3 films obtained by combustion were used as the dielectric layer of TFTs with the active layer comprised by spray-pyrolysis zinc oxide (ZnO) films from an organic precursor (zinc acetate). The TFTs presented a standard deviation of less than 11% in their main electrical performance parameters, such as the mobility of carriers (in the order of 30 cm2/V.s), threshold voltage around 1.0 V and subthreshold swing (SS) of 0.72 V/decade.
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Número de páginas: 24
- João Paulo Braga
- Giovani Gozzi
- Lucas Fugikawa Santos
- João Victor Mendes
