2015-01-012024-05-16https://scholars.lib.ntu.edu.tw/handle/123456789/667345摘要：過渡金屬氧化物半導體在現今的大面積電子元件上的應用非常廣泛，舉凡顯示器、觸控面板、太陽能電池、智慧型節能窗等皆須使用此類型材料。其可透過適度的摻雜而形成透明導電材料，也可搭配介電材料而形成場效電晶體。例如夏普公司即利用氧化銦鎵鋅半導體來開發薄膜電晶體並應用於顯示面板上，相較於傳統非晶矽薄膜電晶體技術，其具有高載子遷移率、高穩定度以及與低溫製程相容等特性，這些特性將有助於顯示技術的效能提升，也增加其應用範圍，如可撓式電子或穿戴式電子等。然而目前在過渡金屬氧化物半導體的薄膜元件技術中主要有兩大挑戰，一為無銦之電晶體開發，二為p-型過渡金屬氧化物半導體元件的開發；無銦之薄膜電晶體技術是當前面板廠商開發的重點之一，而p-型過渡金屬氧化物半導體元件則是國外尖端氧化物研究團隊的研究重點，在本計畫中我們也將此列為重點發展項目。藉由計畫開發的元件技術與可撓性基板的整合，將可發展出輕、薄、耐衝擊、易攜帶、低成本之可撓顯示器，進而取代當前大眾習慣閱讀資訊之紙張與剛性顯示器，並達到節能減碳與環保等目標。前2.5年主要以研發p-型以及無銦n-型過渡金屬氧化物薄膜電晶體為主要目標，不僅針對電晶體效能與穩定度的提升進行研究外，並將其與可撓性基板進行整合，開發具高效能之可撓性薄膜電晶體；此外亦將所計畫開發之p-型與n-型電晶體整合，製作以過渡金屬氧化物半導體為基底之互補式金氧半反相器/邏輯閘。在後2.5年則預計將所開發的反相器/邏輯閘應用於基礎邏輯電路的製作上，如環型振盪器等，此方面的研究成果將有利於週邊的電路與顯示面板整合的發展；並計畫搭配有機發光顯示技術，開發節能與高效能之可撓顯示器。計畫中將採用與大面積電子製程相容之低溫磁控濺鍍法搭配熱退火處理製備p-型及無銦n-型過渡金屬氧化物薄膜。首先針對薄膜之電性、光學性質及電子特性與其化學計量和結晶構造等材料性質的相關性進行系統性研究與分析；接著開發高效能之p-型及n-型過渡金屬氧化物薄膜電晶體，預計採用層疊式下閘極上源汲極結構，針對源汲極材料、閘極介電層與背通道鈍化封裝層進行最佳化，並研究元件電流-電壓曲線與主動層材料特性間之相關性等。在元件最佳化完成後，將整合p-型與n-型電晶體，藉此設計製作出以氧化物半導體為基底之互補式金氧半反相器/邏輯閘等，並進行輸出-輸入轉換曲線特性的分析。最後則是將所開發之元件與反相器/邏輯閘等由剛性玻璃基板轉移至軟性塑膠基板上，並研究在外力形變下對此可撓性過渡金屬氧化物薄膜電晶體與邏輯閘特性的影響。過渡金屬氧化物半導體薄膜電晶體可撓性互補式金氧半電路