Flexible oxide thin film transistors: device fabrication and kelvin probe force microscopy analysis

I transistor a film sottile basati su ossidi amorfi semiconduttori sono ottimi candidati nell'ambito dell'elettronica su larga scala. Al contrario delle tecnologie basate su a-Si:H a poly-Si, gli AOS presentano un'elevata mobilità elettrica (m > 10 cm^2/ Vs) nonostante la struttura amorfa. Inoltre, la possibilità di depositare AOS a basse temperature e su substrati polimerici, permette il loro impiego nel campo dell'elettronica flessibile. Al fine di migliorare questa tecnologia, numerosi TFT basati su AOS sono stati fabbricati durante 4 mesi di attività all'Università Nova di Lisbona. Tutti i transistor presentano un canale formato da a-GIZO, mentre il dielettrico è stato realizzato con due materiali differenti: Parylene (organico) e 7 strati alternati di SiO2 e SiO2 + Ta2O5. I dispositivi sono stati realizzati su substrati flessibili sviluppando una nuova tecnica per la laminazione e la delaminazione di fogli di PEN su supporto rigido. L'ottimizzazione del processo di fabbricazione ha permesso la realizzazione di dispositivi che presentano caratteristiche paragonabili a quelle previste per TFT costruiti su substrati rigidi (m = 35.7 cm^2/Vs; VON = -0.10 V; S = 0.084 V/dec). Al Dipartimento di Fisica dell'UNIBO, l'utilizzo del KPFM ha permesso lo studio a livello microscopico delle prestazioni presentate dai dispositivi analizzati. Grazie a questa tecnica di indagine, è stato possibile analizzare l'impatto delle resistenze di contatto sui dispositivi meno performanti e identificare l'esistenza di cariche intrappolate nei TFT basati su Parylene. Gli ottimi risultati ottenuti dall'analisi KPFM suggeriscono un futuro impiego di questa tecnica per lo studio del legame tra stress meccanico e degradazione elettrica dei dispositivi. Infatti, la comprensione dei fenomeni microscopici dovuti alla deformazione strutturale sarà un passaggio indispensabile per lo sviluppo dell'elettronica flessibile.