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Precise Patterning of Large‐Scale TFT Arrays Based on Solution‐Processed Oxide Semiconductors: A Comparative Study of Additive and Subtractive Approaches
Advanced Materials Interfaces ( IF 4.3 ) Pub Date : 2017-11-09 , DOI: 10.1002/admi.201700981 Minmin Li 1 , Jiwen Zheng 1 , Huihua Xu 1 , Zhaogui Wang 1 , Qian Wu 1 , Bolong Huang 2 , Hang Zhou 3 , Chuan Liu 1
Advanced Materials Interfaces ( IF 4.3 ) Pub Date : 2017-11-09 , DOI: 10.1002/admi.201700981 Minmin Li 1 , Jiwen Zheng 1 , Huihua Xu 1 , Zhaogui Wang 1 , Qian Wu 1 , Bolong Huang 2 , Hang Zhou 3 , Chuan Liu 1
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Precise patterning of solution‐processed oxide semiconductors is critical for cost‐effective, large‐scale, and high throughput fabrication of circuits and display application. In this paper, demonstration and comparison are made using the additive and subtractive patterning strategies to precisely fabricate wafer‐scale thin film transistor arrays (1600 devices), which are based on high‐quality solution‐processed indium zinc oxide (IZO) and indium gallium zinc oxide (IGZO). The IZO and IGZO TFTs exhibit field‐effect mobility up to 8.0 and 5.2 cm2 V−1 s−1 when using the additive method, whereas the highest mobility of 24.2 and 13.7 cm2 V−1 s−1 for IZO and IGZO TFTs is achieved when using the subtractive method. The X‐ray photoelectronic spectroscopy studies and quantitative 2D device simulations together reveal that good device performance is attributed to moderate shallow donor‐like states (providing electrons) from oxygen vacancy and few accepter‐like states (trapping electrons) resulted from the dense structural framework of MO bonds. After examining the uniformity and reliability of the devices, the solution‐patterned inverters are demonstrated using negative‐channel metal oxide semiconductors, which show full swing output transfer characteristics and thus provide a promising method for solution‐based fabrications of circuits.
中文翻译：
基于溶液处理氧化物半导体的大型TFT阵列的精确图案化：加法和减法的比较研究
溶液加工的氧化物半导体的精确图案化对于电路和显示器应用的经济高效，大规模和高通量制造至关重要。在本文中，使用加法和减法构图策略进行演示和比较，以精确制造晶圆级薄膜晶体管阵列（1600个器件），该阵列基于高质量溶液处理的氧化铟锌（IZO）和铟镓氧化锌（IGZO）。使用加成法时，IZO和IGZO TFT的场效应迁移率高达8.0和5.2 cm 2 V -1 s -1，而迁移率最高的为24.2和13.7 cm 2 V -1 s -1当使用减法时，可实现IZO和IGZO TFT的高灵敏度。X射线光电子能谱研究和定量2D器件模拟共同表明，良好的器件性能归因于氧空位的中等程度的浅施主态（提供电子）和致密的结构框架导致的少数受主态（俘获电子） M个 O键。在检查了器件的均匀性和可靠性之后，使用负沟道金属氧化物半导体演示了解决方案模式的逆变器，该半导体具有全摆幅输出传输特性，因此为基于解决方案的电路制造提供了一种有前途的方法。
更新日期：2017-11-09
中文翻译：
基于溶液处理氧化物半导体的大型TFT阵列的精确图案化：加法和减法的比较研究
溶液加工的氧化物半导体的精确图案化对于电路和显示器应用的经济高效，大规模和高通量制造至关重要。在本文中，使用加法和减法构图策略进行演示和比较，以精确制造晶圆级薄膜晶体管阵列（1600个器件），该阵列基于高质量溶液处理的氧化铟锌（IZO）和铟镓氧化锌（IGZO）。使用加成法时，IZO和IGZO TFT的场效应迁移率高达8.0和5.2 cm 2 V -1 s -1，而迁移率最高的为24.2和13.7 cm 2 V -1 s -1当使用减法时，可实现IZO和IGZO TFT的高灵敏度。X射线光电子能谱研究和定量2D器件模拟共同表明，良好的器件性能归因于氧空位的中等程度的浅施主态（提供电子）和致密的结构框架导致的少数受主态（俘获电子） M个 O键。在检查了器件的均匀性和可靠性之后，使用负沟道金属氧化物半导体演示了解决方案模式的逆变器，该半导体具有全摆幅输出传输特性，因此为基于解决方案的电路制造提供了一种有前途的方法。
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