Современная электроника №4/2025

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ 24 WWW.CTA.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 4 / 2025 зависимости от частоты воздействия на плёнки нового образца. Эти значения можно сравнить с ран- ними разработками на основе испы- таний в условиях вакуума оксидны- ми диэлектриками с очень хорошими изолирующими свойствами [3, 5]. Так, токопроводящие плёнки старых разра- боток в испытаниях показали высокую частотную зависимость диэлектриче- ской проницаемости, особенно в диапа- зоне НЧ от 20 до 103Гц. А плёнки ZrO 2 , полученные методом горения, пока- зывают диэлектрическую проницае- мость 13,22 ±0,43 при частоте 20 Гц и стабильное распределение диэлектри- ческих проницаемостей во всём диапа- зоне частот от 20 до 106 Гц. Уменьше- ние диэлектрической проницаемости во всём диапазоне частот составляет 7,6% для плёнок, полученных методом горения, тогда как для обычных плё- нок оно составляло 33,78%. Это явля- ется заметной разницей. Обычные токопроводящие плёнки соотносят с зависимостью от высо- кой частоты импульсов (изменяющие свойства токопроводимости при изме- нении частоты воздействия), что так- же учитывают разработчики РЭА при конструировании модулей. Высокая диэлектрическая проницаемость токо- проводящих плёнок на низких часто- тах объясняется относительно высо- ким соотношениемM-OH в материале, а это способствует поглощению поляр- ных молекул воды [6]. После применения метода вакуумно- го осаждения можно сделать вывод о том, что низкая плотность тока утеч- ки и независимые от частоты диэлек- трические постоянные делают новые плёнки перспективными для исполь- зования разработчиками РЭА по харак- теристикам изоляции и диэлектриче- ской постоянной. Увеличение тока утечки, связанное с границами проводящих областей, может быть смягчено присутстви- ем аморфной фазы. Благодаря сочета- нию свойств плёнки на основе ZrO 2 , полученные методом горения, обла- дают улучшенными диэлектрически- ми свойствами по сравнению с обыч- ными плёнками, отожжёнными при температуре +400°C. Электрические характеристики и особенности новейших токопроводящих плёнок TFT работают при низком напряже- нии возбуждения 3 В с низким током утечки затвора примерно 10 –9  А, демон- стрируя пригодность для работы оксид- ных TFT при низком напряжении бла- годаря присутствию аморфной фазы и оксида. Самая низкая частота, кото- рую исследователи смогли измерить, составляет 20 Гц. Высокочастотная зависимость, типично наблюдаемая в диэлектрических проницаемостях из-за гидроксильных групп и подвиж- ных ионов в обработанных раствором диэлектриках, может привести к пере- оценке подвижности в TFT с диэлек- триками High-k. Подвижность оксидных TFT может быть получена путём умножения под- вижности, полученной с помощью обычных методов, на масштабный коэффициент. Масштабные коэффи- циенты для рассматриваемого типа токопроводящих плёнок составляют 0,59 при низком Vgs и 0,89 при высо- ком Vgs (напряжение гистерезиса) соот- ветственно. Морфология поверхности плёнок, полученная с помощью изме- рений атомно-силовой микроскопии (АСМ), эти выводы вполне подтверж- дает, как и среднеквадратичная шеро- ховатость (RMS) при толщине плёнок 0,563 нм, что указывает на очень глад- кую поверхность. Условная гладкость поверхности элемента помогает улучшить движе- ние электронов (носителей) и одно- временно предотвращает ухудшение характеристик проводимости устрой- ства, вызванное проникновением на границе диэлектрик–полупроводник. Как важная электрическая харак- теристика, стабильность также явля- ется решающим фактором в произво- дительности TFT и учитывается при практическом использовании обра- ботанных в растворе оксидных TFT. При положительном напряжении смещения (PBS) и отрицательном напряжении смещения (NBS) сдвиг под воздействием времени будет раз- ным. В течение времени напряжения 3600 с, рассматриваемого для мони- торинга стабильности большинства оксидных TFT, новые токопроводя- щие плёнки показали сдвиг +0,22 В при PBS и –0,18 В при NBS. Таким обра- зом, сдвиг Vth, вызванный NBS, отно- сительно меньше по сравнению с PBS. Как видно на рис. 5, это связано с открытыми слоями SnO 2 изготовлен- ных устройств. В отличие от NBS, где в первую очередь испытывается вли- яние на границе диэлектрик–полу- проводник, PBS вызывается допол- нительным воздействием кислорода, поглощаемого через обратный канал в условиях окружающей среды. Процесс изготовления гибких TFT-транзисторов Для производства устройств MIS рас- творы наносились методом центрифу- гирования на сильно легированный n-ионом кремний (Si) при вращении 3000 об/мин в течение 50 с, после чего следовала минутная сушка при темпе- ратуре 150°C для формирования токо- проводящих слоёв. В исследованиях этот процесс повторялся неоднократно для контроля и наращивания толщи- ны слоёв. Перед нанесением покрытия пластины Si подвергались 10-минут- ной обработке УФ/озоном для контроля поверхностной энергии. В результате площадь верхних электродов составля- ет всего 120 мкм² при толщине 50 нм. Перед процессом отжига производи- лось механическое удаление плёнок покрытия вдоль нанесённых электро- дов для уменьшения краевых токов и токов утечки. Детали фотоструктури- рованных плёнок ZrO 2 и структурыMIS показаны на рис. 6. Гибкие TFT ZrO 2 /SnO 2 изготавлива- ют на подложках PI. Перед нанесени- ем покрытия PI поливиниловый спирт (PVA) использовался в качестве жерт- венного слоя на подложке-носителе для облегчения отсоединения PI. Рас- твор, приготовленный путём раство- рения 0,1 г PVA в 40 мл DI-воды, нано- сился методом центрифугирования на подложку-носитель при 2000 об/мин в течение 30 с, а затем высушивался при 110°C в течение 90 с. Поверхность токопроводящей плён- ки, отожжённая поверх буферного слоя, Рис.  6. Элементы фотоструктурированных плёнок ZrO 2 и структуры MIS 1 см