Ecco la panoramica del protocollo. Iniziamo preparando la soluzione elettrolitica, mescolando acqua, glicole etilenico e acido tartarico. Successivamente, i vetri del substrato devono essere puliti per sonicazione in soluzione detergente alcalina, acetone e isopropanolo seguita dalla pulizia rf del plasma.
La costruzione del TFT viene eseguita depositando un elettrodo di alluminio sui substrati di vetro pulito. Seguito dall'anodizzazione in ossido di alluminio sputtering dello strato attivo di ossido di zinco e dall'evaporazione termica degli elettrodi della sorgente di scarico. Il processo di anodizzazione dell'alluminio viene eseguito immergendo il substrato di vetro rivestito in alluminio e una lamiera placcata in oro in acciaio inossidabile collegata a un'unità di misura della fonte.
Il processo inizia applicando corrente costante nel sistema con una tensione che aumenta linearmente fino alla tensione finale che determina lo spessore dell'ossido. Pertanto, la tensione viene mantenuta costante fino a quando la corrente attraverso il sistema scende a zero. La caratterizzazione elettrica dei TTF viene eseguita collegando un'unità di misurazione della sorgente a doppio canale agli elettrodi gate, drain e source.
La curva di trasferimento si ottiene variando la tensione del gate a una tensione costante della sorgente di scarico e misurando la corrente della sorgente di scarico. La mobilità elettrica può essere determinata dalla curva di trasferimento TFT. Il progetto di esperimenti di Placket-Burman viene eseguito etichettando i fattori di anodizzazione, qualunque sia la corsa da un basso ad un alto livello, determinati dalle condizioni sperimentali.
La matrice di Placket-Burman è composta da dodici esecuzioni sperimentali, che corrispondono a diverse combinazioni dei fattori di anodizzazione nei livelli predeterminati. Presentiamo qui in un protocollo per costruire i transistor riempiti di stagno di ossido di zinco usando ossido di alluminio anodizzato come strato dielettrico a gate. Mostriamo che è possibile ottimizzare le prestazioni di TFTS variando solo i parametri del processo di anodizzazione dei dielettrici del cancello.
La soluzione elettrolitica viene preparata mescolando 84 mL di glicole etilenico a 1,5 g di acido tartarico. Pertanto, aggiungere 16 mL di acqua deionizzata alla soluzione, agitare delicatamente la soluzione. Successivamente, mescolare la soluzione per circa 30 minuti fino alla completa dissoluzione dell'acido tartarico.
Preparare due soluzioni di stock di idrossido di ammoniaca per regolare il pH dell'elettrolita. La soluzione più concentrata può essere di circa il 28% e meno concentrata circa il 2%Effettuare la regolazione grossolana del pH utilizzando la soluzione di idrossido di ammonio più concentrata. Quando il pH è vicino al valore desiderato, cinque o sei, utilizzare la soluzione meno concentrata per regolare finemente il pH.
La procedura di pulizia del substrato inizia sonicando i substrati di vetro in soluzione detergente alcalina, 5% in volume a 16 gradi Celsius per 50 minuti. Successivamente, i substrati vengono risciacquati abbondantemente in acqua deionizzata per rimuovere eventuali residui. Asciugare il substrato soffiando con aria pulita, secca o azoto.
I substrati essiccati vengono sonicati di nuovo in acetone per cinque minuti. Togliere dall'acetone e asciugare di nuovo in aria secca pulita o azoto. Sonicare ancora una volta in isopropanolo per cinque minuti.
Togliere dall'isopropanolo e ripetere la procedura di essiccazione. Caricare i substrati in un pulitore di plasma RF ed evacuare la camera. Quando si ottiene il vuoto, accendere l'RF a media potenza e lasciare per cinque minuti per completare la procedura di pulizia.
Rimuovere i substrati dal detergente al plasma e caricarli in un portacampioni con maschere d'ombra appropriate per l'evaporazione termica dell'elettrodo del cancello in alluminio. La maschera ombra, è un foglio tagliato al laser inossidabile che determina l'area dell'elettrodo del cancello in alluminio. Inserire i vetri nella camera di evaporazione termica e avviare la procedura di deposizione.
Depositare l'elettrodo del cancello in alluminio con un controllo fine del tasso di evaporazione e dello spessore finale del film. Dopo l'evaporazione, rimuovere i campioni dalla camera. E controlla se gli elettrodi sono stati depositati correttamente.
L'anodizzazione dell'elettrodo del cancello in alluminio inizia collegando lo scivolo di vetro rivestito in alluminio e la lamiera in acciaio inossidabile placcato oro ai connettori della clip. Pertanto, gli elettrodi sono immersi nella soluzione elettrolitica e i cavi sono collegati all'unità source-measure. Applicare corrente costante agli elettrodi.
La caduta di tensione deve aumentare linearmente, dimostrando che la crescita dell'ossido di alluminio si sta verificando correttamente. Quando si ottiene la tensione finale stabilita, passare alla modalità di tensione costante dell'SMU e attendere che la corrente somenti a zero. Dopo aver terminato la procedura di anodizzazione, sciacquare abbondantemente il substrato in acqua deionizzata.
E finire asciugando il substrato in aria secca, pulita o azoto. La deposizione dello strato attivo del transistor viene eseguita inserendo il substrato con lo strato di ossido di alluminio anodizzato in maschere d'ombra appropriate. Le maschere consentirebbero la copertura selettiva dell'ossido di zinco durante la deposizione di sputtering.
Inserite i campioni in questa camera di sputtering e iniziate il processo di deposizione. Controllare la velocità di deposizione dello sputtering e lo spessore finale dello strato attivo TFT. Dopo aver sputtering deposizione, rimuovere i campioni dalla camera e prepararli per l'evaporazione termica degli elettrodi di scarico e sorgente.
La fabbricazione del transistor si conclude evaporando gli elettrodi di scarico e sorgente in alluminio per evaporazione termica utilizzando adeguate maschere d'ombra. Il design della maschera utilizzata consente la fabbricazione di tre transistor in ogni substrato. Inserire i campioni nella camera di evaporazione e avviare la procedura di deposizione.
Dopo l'evaporazione degli elettrodi di scarico e sorgente in alluminio, rimuovere i campioni dalla camera. Rimuovere i campioni dalle maschere e controllare gli elettrodi. I transistor sono pronti per la caratterizzazione elettrica.
La caratterizzazione elettrica del TFT viene eseguita effettuando il contatto con gli elettrodi di scarico, sorgente e gate utilizzando connettori a sonda a molla. Gli elettrodi sono quindi collegati a una sorgente a doppio canale e a un'unità di misura. Le curve caratteristiche del transistor si ottengono polarizzando gli elettrodi di scarico e sorgente, così come l'elettrodo gate e misurando la corrente del canale.
L'analisi dei parametri elettrici TFT viene effettuata tracciando la curva di trasferimento TFT e la radice quadrata della corrente di scarico in funzione della tensione di gate. La pendenza della curva consente la determinazione della mobilità del dispositivo. L'intercetta della pendenza della curva con l'asse X definisce la tensione di soglia TFT.
L'analisi dei risultati ottenuti la curvatura della progettazione di placket-burman di esperimenti, può essere eseguita da un software di analisi come Chemoface. Scegli il progetto sperimentale e inserisci con i dati di input. Pertanto, calcolare gli effetti corrispondenti per ogni parametri di anodizzazione e analizzare i risultati tracciando i dati in un grafico pareto degli effetti.
Il grafico di Pareto consente di classificare i fattori di anodizzazione in base all'effetto su uno specifico parametro di risposta del dispositivo, ad esempio la mobilità TFT. Quindi Placket-Burman è utile per una serie di motivi diversi. In primo luogo, ti consente di studiare una serie di fattori diversi, in modo sistematico e simultaneo.
E utilizzando approcci statistici come ANOVA e regressione, consente di quantificare e comprendere i fattori più significativi e i fattori meno significativi che influenzano il processo di anodizzazione. Quindi pensiamo che l'approccio Placket-Burman sia molto prezioso nell'elettronica stampata. Ti consente di schermare rapidamente ed efficacemente una serie di fattori diversi e ottimizzare i fattori in modo molto sistematico e rapido.
Sebbene abbiamo sviluppato questo approccio per l'anodizzazione, potrebbe essere utilizzato in molte altre aree all'interno dello sviluppo elettronico stampato.
