用于透明薄膜晶体管的热退火ITO电极的无掩模机械结构化处理

李承勋（Seung-Hun Lee）|黄海仁（Hae-In Hwang）|崔秀恩（Soeun Choi）|朴爱贤（Ahyun Park）|河智勋（Jihun Ha）|李在雄（Jae Woong Lee）|柳英恩（Yeong-Eun Yoo）|李民焕（Min Hwan Lee）|金正焕（Jeong Hwan Kim）

摘要

本研究首次将无掩模机械微制造技术应用于氧化铟锡（ITO）材料。ITO是一种脆性透明导电氧化物，本研究证明了该技术作为透明器件集成图案化策略的可行性。与传统光刻或化学蚀刻方法不同，这种技术通过精确的机械加载直接对透明导体进行结构化处理，无需使用抗蚀剂和蚀刻剂，从而降低了工艺复杂性，并减少了蚀刻过程中可能导致的损伤和残留物污染。采用直流磁控溅射法制备的ITO薄膜（厚度约为100纳米）在300摄氏度下进行热退火处理，以提高其可加工性。退火处理后，薄膜在550纳米波长的光透过率从85.7%提升至88.3%，片电阻降低了63.5%，表明薄膜的密度和结晶度有所提高。通过精确控制4至12毫牛顿的机械加载力，可实现材料的选择性去除；当加载力达到6毫牛顿时，退火后的薄膜能够完全分离。为了验证该技术的适用性，研究人员使用机械加工定义的ITO源/漏电极制备了ZnO薄膜晶体管（TFT），实现了稳定的n型导电性能，开关比达到2.4×10^6，沟道长度最短可达约1.3微米。这项工作为透明导电氧化物（TCO）薄膜的机械微制造技术开辟了新途径，并建立了一种无需光刻的加工方法，该方法可扩展到其他TCO材料，适用于下一代显示器和电子产品的制造。