Flexible oxide thin film transistors: fabrication and photoresponse

Gli ossidi amorfi semiconduttori (AOS) sono nuovi candidati per l’elettronica flessibile e su grandi aree: grazie ai loro legami prevalentemente ionici hanno una mobilità relativamente alta (µ > 10cm^2/Vs) anche nella fase amorfa. Transistor a film sottile (TFT) basati sugli AOS saranno quindi più performanti di tecnologie a base di a-Si e più economici di quelle a base di silicio policristallino. Essendo amorfi, possono essere depositati a basse temperature e su substrati polimerici, caratteristica chiave per l’elettronica flessibile e su grandi aree. Per questa tesi, diversi TFT sono stati fabbricati e caratterizzati nei laboratori del CENIMAT all’Università Nova di Lisbona sotto la supervisione del Prof. P. Barquinha. Questi dispositivi sono composti di contatti in molibdeno, un canale semiconduttivo di ossido di zinco, gallio e indio (IGZO) e un dielettrico composto da 7 strati alternati di SiO2 e SiO2+Ta2O5. Tutti i dispositivi sono stati depositati mediante sputtering su sostrati flessibili (fogli di PEN). Le misure tensione-corrente mostrano che i dispositivi mantengono alte mobilità (decine di 10cm^2/Vs) anche quando fabbricati a temperature inferiori a 200°C. Si è analizzato il funzionamento dei dispositivi come fototransistor rilevando la risposta alla luce ultravioletta e in particolare la loro responsività e spostamento della tensione di soglia in funzione della lunghezza d’onda incidente. Questi risultati consentono di formulare ipotesi sul comportamento dei dispositivi alla scala microscopica. In particolare, indicano che i) la mobilità del canale non è influenzata dall’illuminazione, ii) sia l'IGZO sia il Ta2O5 contribuiscono al processo di fotoconduttività e iii) il processo di fotogenerazione non è adiabatico. La tesi contiene inoltre una descrizione del processo di ricombinazione e presenta un’applicazione pratica di tali dispositivi in un circuito per RFID. Infine, esplora la possibilità di migliorarne la flessibilità e le prestazioni.