柔性氧化物薄膜晶体管研究进展

张立荣,肖文平,谢飞,赵良红,刘淳,李非凡,左文财,吴为敬*

（1.顺德职业技术学院，广东 佛山 528300；2.华南理工大学发光材料与器件国家重点实验室，高分子光电材料与器件研究所，广东 广州 510641）

进入21世纪以来，柔性薄膜晶体管（Thin film transistor，TFT）技术取得了巨大的进步。随着未来人工智能、物联网技术、车联网等技术的兴起，对柔性电子技术的需求越来越大。与非晶硅（a-Si：H）TFT和低温多晶硅（LTPS）TFT相比，氧化物TFT具有较高性能与较低的成本而受到广泛的研究［1-7］，如相对高的载流子迁移率、良好的均匀性和光学透明度、低工艺温度、低成本和灵活性［8-13］。在过去10年中，氧化物TFT技术取得了巨大的进步［14-17］。在显示领域中，TFT技术已经是有源矩阵平板显示器（AM-FPD）如LCD、AMOLED、LED的关键技术之一［18-20］，由于TFT技术的不断成熟，越来越多的新型显示技术，如透明、柔性、高分辨率（8 K）和Micro-LED已经进入消费者的视野中［21-25］，可穿戴设备、全透明显示器和柔性电视也已相继上市并实现商业化。此外，TFT集成电路展现出了具有取代传统硅基互补金属氧化物半导体（CMOS）芯片的可能性，也引起了学者的广泛关注［26-29］。尽管氧化物TFT器件的性能和电路结构比传统CMOS简单，但在大面积或柔性基板上，TFT在放大器、振荡器、逆变器、简单逻辑电路和一些数据传输和接收模块中的应用仍具有前景。此外，一些采用TFT阵列和CMOS芯片组合结构的大面积传感器系统已经被提出，包括光、手指、温度、压力、PH值、气体和生物的传感器系统［30-33］。

早在2004年，Hoffman等［34］在热氧化硅衬底上，制造了底栅结构的氧化锌TFT，实现了在未加热的衬底上通过射频（RF）溅射沉积氧化锌（ZnO）靶材，TFT器件的迁移率达到了25 cm2·V-1·s-1，展示了氧化物TFT具有应用于高分辨率显示的潜力。2005年，Fortunato等［35］在室温下同样通过射频磁控溅射制作一个底栅的ZnO-TFT，其迁移率值为20 cm2·V-1·s-1。这些研究表明，可在耐受温度低的衬底上制作ZnO-TFT，如塑料和金属箔。随着TFT的发展，器件的特征尺寸越来越小，应该考虑TFT的短通道效应。Hsieh等［36］在2006年制造了一系列具有不同通道宽度和长度的ZnO-TFT器件，实现了具有5μm沟道长度的TFT，其迁移率大于8 cm2·V-1·s-1，开/关比率高为1×107。同时，Yabuta等［37］用同样的方法制备了非晶态氧化铟镓锌（a-IGZO）作为有源层，其迁移率为12 cm2·V-1·s-1，开关比为1×108，亚阈值摆幅为0.2 V·dec-1。Fortunato等［38］报导了具有更高迁移率100 cm2·V-1·s-1的氧化物TFT。尽管TFT的应用越来越广泛，但其器件的磁滞效应和稳定性仍较差。因此，如何进一步提高TFT的性能，使TFT进一步应用于其他相关领域中有重要意义。有学者已经研究了几种低温的工艺方法，而氧化物TFT的溶液法引起了工业界和学术界的兴趣。与溅射加工相比，采用溶液法制备TFTs，不仅可以避免使用昂贵的设备，而且还可以与喷墨打印和卷对卷工艺兼容，从而大大地降低了成本。因此，氧化物TFT技术的研究要关注器件的各个方面，以获得更好的性能，包括材料、结构、工艺、稳定性和机械性能等。

首先介绍了6种基于氧化物的TFT器件结构，包括背道蚀刻（BCE）、刻蚀阻挡结构（ES）、顶栅（TG）、双栅（DG）、共面（CP）、垂直和混合结构（HS）。然后，介绍了在不同种类的柔性衬底上制作柔性氧化物TFT的研究现状，具体阐述了聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚萘二甲酸乙二醇酯（PEN）、聚酰亚胺（PI）等衬底上TFT的研究现状。最后，对柔性氧化物TFT的未来发展进行了展望。

1 金属氧化物TFT结构研究现状

不同的器件结构具有不同的特性和应用。传统的氧化物TFT底栅（BG）结构包括背道蚀刻（BCE）和蚀刻阻挡层（ESL），他们经常被用于商业显示中。为了减少寄生参数，设计了顶栅（TG）和共面（CP）结构。双栅（DG）结构可以增加固定尺寸TFT的驱动能力。随着柔性显示技术的出现，对器件的弯曲次数和弯曲半径的不断提高，水平形状的沟道很容易被损坏。为了解决这个问题，研究者们设计了垂直结构。然而，上述结构的氧化物TFT只是n型。众所周知，在集成电路中具有NMOS和PMOS的互补结构，可以获得高性能和低能耗。因此，制备p型TFT，实现与n型氧化物TFT的互补结构，已经引起了人们的兴趣。低温多晶硅与氧化物混合的（LTPO）TFT，即在同一衬底上有p型LTPS和n型氧化物TFT，可以实现互补结构。利用LTPO结构，可以进一步设计和改进TFT电路。文献［39-42］介绍了一些复杂的LTPO电路，如定时控制器、普通驱动器、伽马电路、数模转换器（DAC）和电源电路等。

目前，文献报导研究的氧化物TFT器件有多种，常见的器件结构有BG、TG、DG、CP和HS。BCE结构的器件，由于其制备工艺简单、成本低，一般在商业化中应用，如手机和电视等。由于氧化物半导体材料在大多数湿法蚀刻和干法蚀刻过程中都非常敏感，在S/D电极蚀刻过程中，有可能会损坏半导体沟道［36］。为了避免这些影响，在工艺过程中加入了ES层，即在有源层上形成ES保护层，在S/D电极蚀刻时保护沟道。然而，它需要多一道工序，从而增加了成本。TG结构的器件原来顶部的钝化层被栅极绝缘体和电极层取代，作用是可以保护有源层。栅极和S/D电极的重叠电容可以通过自对准栅极的工艺去有效减少，因此可以减少寄生电容引起的延迟。尽管如此，顶部栅极结构TFT的负偏压和光照应力测试的稳定性仍然需要改进。带有顶栅和底栅的DG结构，通过顶栅偏压调节沟道载流子的浓度，呈现出更高的性能和稳定性。此外，对TG施加偏压会改善TFT的阈值电压和场效应迁移率，降低亚阈值摆幅（SS）。许多文献对这种结构进行了报导，以提高像素电路的补偿能力，并在有限的衬底面积上集成了栅极驱动电路和振荡器［43］。然而，栅极和源漏极电极之间的重叠会产生寄生电容，使得TFT阵列和集成电路中出现了信号传输的延迟（RC延迟）。为了减少这种RC延迟效应，提高器件的响应速度，文献［102］提出了CP TFT。在CP TFT中，G和S/D电极之间的重叠可以忽略不计，并且由于栅极和有源层在同一侧，接触电阻会减少，因此RC延迟效应可以明显减少。单极性结构即垂直结构，垂直结构有一些其他结构所不具备的优点，如实现短通道、减少器件面积及抑制柔性衬底中的机械应力。当器件沟道在压缩和拉伸应变产生损伤时，载流子仍然可以在垂直方向上传输［44］。这种结构非常适合在柔性衬底上的应用。为了实现真正的互补CMOS电路，带有n型TFT和p型LTPS或碳纳米管或SnO TFT的HS结构，尽管有复杂的加工步骤和高成本，还是受到越来越多的关注。在TFT电路中采用HS结构，可克服如基板面积、非全摆幅输出、低噪声裕度水平和高功率消耗，为在一些特定领域取代传统的硅基集成电路提供了可能性。图1为氧化物TFT器件结构示意图。

图1 氧化物TFT器件结构Figure 1 Typical device configurations of oxide semiconductors

2 柔性金属氧化物TFT

在使用传统基底（如玻璃、硅）的情况下不需要考虑工艺温度、致密性及弯曲应变的影响，而在柔性基底上这些因素都必须加以考虑，特别是柔性衬底在每个加工步骤中的热膨胀。温度变化会导致薄膜和衬底之间的失配，这可能会降低材料和器件的性能，这种失配是由聚合物衬底和薄膜之间的热膨胀系数（CTE）、弹性模量和韧性的差异形成的。图2为几种类型的聚合物基材［45］。从图2可见，按聚合物基材最高加工温度，可分为常规聚合物（Tg＜100℃）、普通高温聚合物（100≤Tg＜200℃）和高温聚合物（Tg≥200℃），其中PI、无色透明聚酰亚胺（CPI）、聚 醚 醚酮（PEEK）、聚醚 砜 滤 膜（PES）、PEN、PET、聚二甲基硅氧烷（PDMS）和聚碳酸酯（PC）是最常用的柔性衬底材料。因此，下面将分别讨论柔性氧化物TFT在典型衬底上应用的现状。

图2 聚合物光学薄膜分类Figure 2 Classification of polymer optical films

2.1 PET衬底金属氧化物TFT

PET材料表面平滑有光泽，具有优良的物理机械性能和电绝缘性、良好的光学透明度和较短的截止波长，目前被广泛用作保护层。然而，PET在高加工温度下会失去其透明度和机械性能，这可能给TFT器件的制造和应用带来挑战。在过去的十年中，关于在PET上制备氧化物TFT的研究备受关注，其目的是通过工艺步骤和器件结构的优化来抑制PET中的缺陷。

2004年，Nomura等［46］采用PET衬底在室温下制作柔性透明的氧化物TFT（见图3），室温下用脉冲激光沉积技术制作的氧化铟锡（ITO）作为透明电极材料，而氧化钇（Y2O3）作为栅极绝缘层，所制器件的迁移率为8.3 cm2·V-1·s-1、开关比为1×103，在30 mm的弯曲半径下器件性能有细微变化、稳定性较好，使得实现柔性透明电子电路具有可能性。由于ITO材料电阻率较高、缺乏柔韧性、不易弯曲，使用其作为电极材料会带入较大的电阻，但弯曲次数过多时易断裂。

图3 全ITO电极的氧化物TFTFigure 3 Oxide TFT with all ITO electrodes

随着高分辨率柔性显示器和集成TFT电路的发展，制作柔性的高迁移率氧化物TFT成为了迫切需要。Han等［47］通过采用铝掺杂的ZnO（AZO）作为有源通道层，在室温下制造了一种柔性BCE结构的TFT，该器件的迁移率可达21.3 cm2·V-1·s-1、开关比为2.7×107、亚阈值摆幅为0.23 V·dec-1和阈值电压为1.3 V，但该器件的稳定性需要进一步提高。Chen等［48］通过原子层沉积（ALD）工艺，分别把ZnO和Al2O3作为有源层和栅极绝缘层在80、90、100°C温度下制作TFT器件，该器件具有更高的性能，迁移率为37.1 cm2·V-1·s-1、开关比为1×107、亚阈值摆幅为0.38 V·dec-1和阈值电压为1.34 V，表现出很好的偏置稳定性，但缺弯曲测试实验的结果。

在柔性显示器、可穿戴电子器件和传感器领域中，TFT衬底需要具有较好的机械变形能力，弯曲半径一般可低于5 mm。因此，柔性器件在弯曲时的稳定性是评估器件性能好坏的关键指标之一。Lee等［49］制备了一个底栅的柔性透明IGZO TFT，并且在器件顶层钝化一层厚15 nm的SiOx钝化层而获得了更好的性能。对比没有钝化层和有钝化层的IGZO柔性TFT的弯曲测试结果表明，在弯曲半径为1.17 cm的情况下，弯曲1500次时迁移率和阈值电压的变化分别在10%和8%以内。迁移率和阈值电压的变化主要来自于两个因素：一是，没有钝化层的TFT沟道暴露在环境中，导致了器件的退化；二是，应变效应。当弯曲TFT时，来自机械变形的应力集中在没有钝化层TFT的有源层上，而有钝化层的器件中则集中在钝化层上。

除了衬底需要较好的机械性能外，电极和绝缘层材料需要具备可靠、透明和柔性特性，这才能在真正意义上实现柔性器件和系统的制备。Kwon等［50］为了在PET衬底上制备TFT，在70℃的低温下制备了透明和柔性的氧化铟锡（ITO）/银（Ag）/ITO（IAI）电极及氧化铝和氧化镁Al2O3/MgO（AM）叠层绝缘层，IAI的结构优化了电极的导电率和机械性能，而厚40 nm的AM栅极绝缘层是由1 nm的Al2O3/MgO子层交替堆叠构成，实现了较好的透明和弯曲的性能。AM层需要更复杂的ALD工艺步骤来制备，其交替堆叠栅极绝缘结构如图4所示。

图4 交替堆叠栅极绝缘结构的氧化物TFT［50］Figure 4 Oxide TFT with alternating stacked gate insulation structure

铟（In）是稀有金属，其价格昂贵，在地壳中的分布量比较小，且十分分散。随着液晶显示器和触摸屏产品的普及，铟的价格已经上涨数倍，为了降低成本，在沟道和电极材料中避免掺杂In元素。Rezk等［51］在ZnO薄膜中掺杂Al的浓度为2%—3%，适量的掺杂会激活ZnO晶格并提高导电性，但过量掺杂会破坏ZnO的结晶度而导致薄膜的导电性下降，最终在PET衬底上制作的掺Al的TFT，其展现出 了较好 的性能，迁移率约为30 cm2·V-1·s-1、开关比为1×107、亚阈值摆幅为0.3 V·dec-1和阈值电压为1—2 V。

为了克服工艺上的高温，提高必要的应变耐受性，促使柔性TFT器件更加适用于模拟和数字电路。Divya等［52］采用全印刷的工艺（见图5），在PET衬底上用In2O3作为有源层并在有源层上制作一层Ag薄膜，ITO作为S/D电极，该器件展现了良好的弯曲机械特性。由该器件构成的反相器，在60 k Hz的频率下可实现全摆幅输出，在300 kHz的频率下实现半摆幅输出。

图5 全印刷工艺的氧化物TFT［52］Figure 5 Oxide TFT with full inject printing process

如上所述，由于PET基材的工艺温度极限较低（小于100℃），一般工艺很难在其上沉积出更高质量的栅极绝缘层，这仍然是推广PET的最大障碍。为了TFT技术的进一步发展和获得更高的器件性能，应研究ALD、溶液处理工艺和喷墨打印工艺克服工艺温度的问题，同时研究开发具有更高工艺温度的新衬底材料。

2.2 PEN衬底金属氧化物TFT

PEN薄膜略带白色，与PET相比，其最高加工温度更高约为180℃。此外，PEN具有更好的致密性，对氧气和二氧化碳有更好的阻隔作用，这使得它在柔性电子技术应用中具有更大的潜力。

Gadre等［53］使用RF溅射技术，实现了室温下在PEN上沉积a-IGZO薄膜，经过6 h氧气退火和6 h真空退火后，该薄膜具有良好的透光率和优良性能。此外，Kim等［54］采用ALD方法，在150℃的生长温度（Ts）下沉积了130 nm厚的Al2O3层，用其作为栅极绝缘层并进行了弯曲测试。Marrs等［55］制备了双有源层结构的氧化物TFT，与单层器件相比，具有这种双有源层结构的器件在偏置应力下表现出更好的性能和稳定性，同时具有较大迁移率和机械性能。溶液法工艺技术，因其工艺温度低且不需要真空沉积技术就能廉价制造大面积器件的特点，被广泛应用于柔性器件的生产中。2013年，Seo等［56］通过旋涂含有氟化物的水溶液，制备了柔性掺氟的氧化铟锌（IZO：F）TFT，在200℃下退火2 h后，该器件的迁 移 率 为4.1 cm2·V-1·s-1。Lai等［57］采用溶液法将Al2O3纳米颗粒作为a-IGZO TFT的纳米复合电介质，与无机电介质相比，具有纳米复合电介质的TFT具有更高的性能，并表现出相对较高的迁移率5.13 cm2·V-1·s-1。图6为PEN衬底的氧化物TFT。Chen等则在更低温度下，在PEN衬底上实现了溶液法工艺技术制作氧化物TFT［58］。根据光学工程方法，介电层镜像结构首次被引入到器件工艺上，通过低折射率的Al2O3（122.6 nm）和高折射率的TiO2（85.1 nm），在120℃下，通过ALD工艺交替沉积在PEN衬底上，以构建镜像结构的介电层（Dielectric mirrors，DM）。DM层可以实现光子辐射的反射，减少激光诱导的压力和PEN衬底因电离而产生的介电性能的变化，并保护PEN衬底材料。

图6 PEN衬底的氧化物TFT［55，57］Figure 6 Oxide TFTs on PEN substrate

采用喷墨印刷工艺，在PEN衬底上制作的TFT更具成本优势。Leppa¨niemi等［59］通过喷墨印刷和远紫外线（FUV）退火工艺制作了In2O3TFT，通过热处理及160 nm远紫外线曝光，在较低温度150℃下实现了喷墨打印层由前驱体到金属氧化物的转化，器件具有4.3 cm2·V-1·s-1的饱和迁移率（见图7）。

图7 PEN衬底喷墨印刷工艺制备的氧化物T FT［59］Figure 7 Oxide TFT fabricated by inkjet printing process on PEN substrate

相对PET衬底，PEN衬底具有较好的气体阻隔性、耐热性和机械性能，目前已应用于柔性电子电路、柔性显示等，但大部分在PEN衬底上的氧化物TFT的工艺温度在150℃以下。要想获得更高质量的薄膜，工艺温度需要更高，因此需要耐热性更好的衬底材料。

2.3 PI柔性衬底金属氧化物TFT

PI基材是高温聚合物，其表现出卓越的性能，如热膨胀系数（CTE）为12×10-6K、湿度膨胀系数（HEC）约为9×10-6%RH、Tg高达360℃及表面粗糙度为纳米级别等。虽然标准的PI表现出淡黄色到棕色，但PI是最经常使用的一种衬底。

Wu等［60］在PI衬底上制作了具有BCE结构的IZO TFTs。首先在玻璃载体上形成表面隔离层（SIL），然后将聚酰胺酸溶液（PAA）旋涂在载体上，在氮气环境下合成了厚度为15μm的PI薄膜，通过PECVD工艺在PAA上沉积一层堆叠的SiNx/SiO2（200/100 nm）缓冲层，钼/铝/钼（Mo/Al/Mo，30/100/30 nm）的堆叠栅极通过直流磁控溅射沉积到缓冲层，随后又通过PECVD沉积堆叠的栅极绝缘层（SiNx/SiO2，250/50 nm）。30 nm的IZO有源层通过RF磁控溅射沉积在栅极绝缘层上，并通过稀释的盐酸进行显影。由C（10 nm，与IZO接触）/Mo（与IZO接触）/Mo（200 nm）的堆叠结构，依次形成S/D电极。C膜在Mo膜湿法蚀刻时被用来保护有源层，然后C膜被氧气等离子体灰化之后，通过PECVD生长出厚300 nm的SiO2作为钝化层。器件在300℃的O2中退火30 min，该器件成功应用在高分辨率的柔性AMOLED显示屏（200（RGB）×600，282 PPI），并且集成了栅极驱动电路（见图8）。

图8 具有BCE结构的IZO TFTs［60］Figure 8 IZO TFTs with BCE structure

TFT的磁滞效应与TFT的栅介质、半导体材料以及两者之间的界面态陷阱有关，TFT的磁滞效应会造成短期残像，前一帧的图像往往会保留在后一帧的图像中，从而影响显示品质，甚至导致显示错误。Wan Jo等［61］通过在TFT中制作低温光化学激活的Al2O3/ZrO2双层栅极绝缘层，实现了没有磁滞效应的器件，该器件的迁移率为13.5 cm2·V-1·s-1。

生物传感系统在脑机接口、智能感知、生物假体等领域中具有重大应用前景。神经形态器件是实现生物感知功能的基本元件。然而，传统神经形态晶体管不能弯曲变形，难以与人体密切贴合，限制了神经形态器件应用。因此，具有良好弯曲特性的柔性神经形态晶体管的研究成为了最近的研究重点。Tiwari等［62］采用了室温射频磁控溅射的方式，制备了氧化铟钨（IWO）TFT，该器件的迁移率为25.86 cm2V-1·s-1、阈值电压为-1.5 V、亚阈值摆幅为0.3 V·dec-1、开关比为1×105，该器件可用来实现构建神经形态计算的突触（见图9）。

图9 PI衬底上的IWO TFT［62］Figure 9 IWO TFT on PI substrate

由于铜的电阻率低，其可作为高分辨率、高帧率和大尺寸显示器TFT阵列中互联的最佳材料，以便将信号传输线中的电阻-电容（RC）延迟降到最低，然而实现铜互联也有一些问题需要解决，如对氧化物材料的附着力差和铜原子扩散问题。Lu等［63］用CuCrZr三元合金作为TFT的电极材料，掺钕的氧化铟锌作为有源层（NdIZO），在PI衬底上制作了全铜合金电极的TFT器件，该器件的迁移率为32.1 cm2·V-1·s-1、阈值电压为0.42 V、亚阈值摆幅为0.16 V·dec-1、开/关比率为1×107。

非晶OS薄膜有许多不同的方法生长，但为了获取TFT器件更好的性能，往往在足够高的温度下进行热退火，特别是基于ZTO的TFTs，通常需要大于400℃的退火温度，这样的温度使得衬底材料易产生破裂、机械性能丢失等损伤，因此亟需一种新工艺来代替热退火。Lu等［64］利用两步等离子法替代退火工艺，第一步用高能氩（Ar）等离子体处理有源层，第二步用低能量的Ar和O2等离子体处理有源层，所制作器件的迁移率为13.2 cm2·V-1·s-1、阈值电压为3.7 V、亚阈值摆幅为0.5 V·dec-1、开/关比率为1.15×108。

溶液法工艺也经常用于PI衬底的TFT制作。Park等［65］在PI衬底上，在200℃下利用富氧连续退火的有效溶胶-凝胶溶液法工艺制备了高介电常数（k）的二氧化锆（ZrO2）电介质和IGZO半导体薄膜，所制 作 器 件 的 迁移率 为13.6 cm2·V-1·s-1、开/关 比率为1×106、漏电流为2.7×10-11A。图10为基于溶胶-凝胶的IGZO和ZrO2膜组成的柔性氧化物TFT的制造工艺流程示意图。

图10 基于溶胶-凝胶氧化物TFT的制造工艺的流程示意图Figure 10 Flow chart of the sol-gel oxide TFT-based manufacturing process

目前，许多氧化物半导体如n型铟镓锌氧化物（IGZO）、氧化锌（ZnO）和氧化锡（SnO2）、p型氧化锡（SnO）、氧化铜（CuO或Cu2O）、镍氧化物（NiO），都被国内外研究机构企业所广泛研究。Hsu等［66］在柔性衬底制作了p型氧化物TFT器件，其迁移率为1.6 cm2·V-1·s-1、阈值电压为2.8 V、亚阈值摆幅为2.3 V·dec-1、开关比大于1×103，该器件的结构图如图11所示。

图11 P型SnO TFT的结构图Figure 11 Structure of p-type SnO T FT

对于柔性电子技术的发展，要求TFT器件具有更好的性能，特别是互补结构的器件。因此，开发出有良好电气稳定性的高性能互补金属氧化物半导体（CMOS）结构的TFT至关重要。Hsu等［67］在PI柔性衬底上制作了互补结构的氧化物TFT，包括n型顶栅的IGZO TFT和p型底栅的SnO TFT。由互补型的TFT构成的反相器实现了出色的直流电压增益，在机械弯曲应力下表现出稳定的性能。除了全氧化物TFT互补结构，最近几年由低LTPS TFT和氧化物TFT组成的LTPO技术受到追捧，LTPO既有LTPS TFT的高迁移率的优点，又有氧化物TFT漏电流小的优势。LTPO在2018年被苹果公司应用于其产品Apple Watch S4上，随后在2019年的SID会议上苹果公司首次介绍了此概念。一般采用氧化物TFT作为补偿电路中的开关TFT，以实现超低刷新率（LRR）驱动（如1 Hz），以此获得低功耗，同时避免出现任何闪烁。在PI衬底上制作柔性LTPO也同样备受关注。目前，报导的柔性LTPO器件（见图12），其结构基本相同，均为先制作多晶硅有源层和栅极，再制作氧化物的有源层和栅极，最后S/D用同一种金属制作。文献

图12 LTPOs的结构图［68-71］Figure 12 Structure of LTPOs

［68-70］所报道的柔性LTPO的结构及制作工艺步骤基本相同，器件性能也类似；文献［71］报道的柔性LTPO制作工艺做了一些改进，把LPTS TFT的源极与IGZO TFT的漏极连在一起，这样不用增加全局总线走线的高度，不用增加多一层金属。

与传统氧化物TFT相比，LTPO不仅可以避免高漏电流、低驱动电流和低增益，而且还可以构成数据处理器或其他更复杂的电路，特别是在大面积集成和柔性电子的应用上。因此，LTPO在一些模拟或者数字集成电路可完全替代硅基的集成电路。

3 总结与展望

氧化物TFT可以在刚性衬底（如玻璃、金属箔）或柔性基底（如PI、PEN和PET）等上制备，使得氧化物TFT成为柔性应用中最受欢迎的TFT技术之一。本综述主要关注了采用低温工艺的氧化物TFT和LTPO技术的最新进展，特别强调了在PI、PEN、PET衬底上制作的TFT器件及其性能优化（表1）。

表1 不同衬底的柔性氧化物TFT性能参数对比Table 1 Comparison of flexible oxide TFTs with different substrates

过去10年间，柔性氧化物TFT的性能已逐步得到提高，用ALD工艺提升薄膜的一致性、均匀性、厚度、成分等，从而提高器件的稳定和迁移率；通过对沟道材料掺杂不同的元素，如镍、稀土元素等，改善沟道载流子的传输；通过改善接触电极材料的电阻值和粘附性，改善电极与沟道材料接触面载流子的注入和运输，提升器件的迁移率。迄今为止，仍有许多挑战阻碍了其商业化的发展，包括稳定性、可靠性、大面积的均匀性。稳定性意味着在柔性器件上经过多少次弯曲循环后，仍能保证器件性能。可靠性意味着柔性器件可以承受不利的环境程度和条件，如机械应力、湿度、高温和低温。均匀性是指在不同区域的柔性TFT随着弯曲位置、弯曲曲率不同出现衰减的程度，从而不会影响整体的性能。因此，提升器件的稳定性、性能和寿命，降低成本，将是柔性TFT研究的重点。