【摘 要】
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近年来，柔性电子已经受到了越来越多的关注，而且被应用到了柔性显示、柔性可穿戴设备和柔性光传感器等多领域。单晶硅由于可以实现较高的载流子迁移率并且与工业上的互补型金属氧化物半导体(CMOS)工艺相兼容，因而被看作是柔性电子中最好的半导体材料。柔性薄膜晶体管是柔性电子中最重要的基础性器件之一，基于单晶硅薄膜做有源层，高介电常数材料做栅介质层的柔性薄膜晶体管有望被应用在多种高性能的应用中。但是其局限性就
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近年来，柔性电子已经受到了越来越多的关注，而且被应用到了柔性显示、柔性可穿戴设备和柔性光传感器等多领域。单晶硅由于可以实现较高的载流子迁移率并且与工业上的互补型金属氧化物半导体(CMOS)工艺相兼容，因而被看作是柔性电子中最好的半导体材料。柔性薄膜晶体管是柔性电子中最重要的基础性器件之一，基于单晶硅薄膜做有源层，高介电常数材料做栅介质层的柔性薄膜晶体管有望被应用在多种高性能的应用中。但是其局限性就在于大多数的高介电常数材料在高温条件下才能获得较高的质量，与柔性衬底不相兼容，因而寻找在室温下就可以获得较高质量的高介电常数介质材料是必要的。
本课题将传统的CMOS工艺与单晶硅薄膜的转移工艺相结合，成功在柔性衬底上制作出了基于高介电常数栅介质层的高性能柔性薄膜晶体管。其中高介电常数栅介质材料选择的是陶瓷材料Nb2O3-Bi2O3-MgO(BMN)和TiO2的双层栅介质薄膜，这两种材料均可以在室温下通过磁控溅射的方法形成，而且BMN/TiO2栅介质薄膜有相对高的介电常数和宽的禁带宽度，与单晶硅薄膜之间有较好的界面质量。BMN/TiO2/Si异质结构具有较小的漏电流，证明了BMN/TiO2栅介质薄膜有利于实现高性能的柔性薄膜晶体管。制作完成的柔性薄膜晶体管具有较好的直流特性，电流开关比超过了104，阈值电压只有1.2V，亚阈值摆幅为0.2V/dec，而且对不同尺寸具有性能的一致性。为了进一步系统地研究栅介质材料及尺寸对薄膜晶体管的性能影响，本文也基于Sentaurus软件完成了不同栅介质材料及尺寸的薄膜晶体管的建模和性能研究。
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