CN106876475B - 场效应晶体管、显示元件、图像显示装置以及系统 - Google Patents

Abstract

一种场效应晶体管包括：栅电极，其被配置为施加栅极电压；源电极和漏电极，其被配置为将电流送出；有源层，其被置于邻近所述源电极和所述漏电极并由氧化物半导体形成；以及栅极绝缘层，其被置于所述栅电极与所述有源层之间。其中，所述栅极绝缘层包含顺电性非晶氧化物，其包含作为碱土金属的A族元素以及作为从由Ga、Sc、Y，以及镧系元素组成的所述族中选择的至少一个的B族元素，以及其中，所述有源层具有4.0×10¹⁷/cm³或更高的载流子密度。

Description

场效应晶体管、显示元件、图像显示装置以及系统

技术领域

本公开涉及场效应晶体管、显示元件、图像显示装置以及系统。

背景技术

由包括薄膜晶体管(TFT)的驱动电路驱动平板显示器(FPD)，诸如液晶显示器(LCD)、有机电致发光(EL)显示器(OLED)以及电子纸，所述薄膜晶体管通过将非晶硅或多晶硅并入有源层而获得。已经要求FPD在尺寸、更高的清晰度以及高速驱动电源上有进一步的增加。因此，存在对于提供具有以下属性的晶体管的需求：高载流子迁移率；高开关比；以及如从截止状态到导通状态快速上升的这样的良好的开关属性。

然而，通过将非晶硅(a-Si)或多晶硅(即，特别是低温多晶硅：LTPS)并入有源层而获得的所述TFT具有优点以及缺点。因此，对于TFT来说，同时满足所有要求是困难的。

例如，a-Si TFT具有以下缺点。a-Si TFT没有足够的迁移率用于高速地驱动具有大面积的液晶显示屏(LCD)，并且当被连续驱动时具有大的阈值电压的漂移。LTPS-TFT具有高迁移率，但由于用于通过准分子激光退火而结晶有源层的工艺，阈值电压中具有大的变化。因此，用于大规模生产线的母玻璃的尺寸不能被扩大，这是有问题的。

所以，已经提出InGaZnO₄(a-IGZO)，其在室温能够形成膜并且在非晶态下展示出与a-Si的迁移率相等或更高的迁移率(见K.Nomura,5个其他作者,“使用非晶氧化物半导体的透明柔性薄膜晶体管的室温制造”,NATURE,Vol.432,No.25,11月,2004,pp.488-492)。所提出的材料已经引发了积极研究具有高迁移率的非晶氧化物半导体。

发明内容

根据本公开的一个方面，场效应晶体管包括：栅电极，被配置为施加栅极电压；源电极和漏电极，被配置为将电流送出；有源层，被置于邻近所述源电极和所述漏电极，并由氧化物半导体形成；以及栅极绝缘层，被置于所述栅电极与所述有源层之间。

所述栅极绝缘层包含顺电性非晶氧化物，所述顺电性非晶氧化物包含作为碱土金属的A族元素以及作为从由Ga(镓)、Sc(钪)、Y(钇)，以及镧系元素组成的所述族中选择的至少一个的B族元素。

所述有源层具有4.0×10¹⁷/cm³或更高的载流子密度。

附图说明

图1是图示顶接触/底栅场效应晶体管的一个示例的示意结构图。

图2是图示底接触/底栅场效应晶体管的一个示例的示意结构图；

图3是图示顶接触/顶栅场效应晶体管的一个示例的示意结构图；

图4是图示底接触/顶栅场效应晶体管的一个示例的示意结构图；

图5是图示作为本公开的系统的电视装置的一个示例的示意结构图；

图6是用于呈现图5(部分1)中图像显示装置的图；

图7是用于呈现图5(部分2)中图像显示装置的图；

图8是用于呈现图5(部分3)中图像显示装置的图；

图9是用于呈现本公开的显示元件的一个示例的图；

图10是图示在显示元件中的有机EL元件和场效应晶体管之间的位置关系的一个示例的示意结构图；

图11是图示在显示元件中的有机EL元件和场效应晶体管之间的位置关系的另一示例的示意结构图；

图12是示出有机EL元件的一个示例的示意结构图；

图13是用于呈现显示控制装置的图；

图14是用于呈现液晶显示器的图；

图15是用于呈现图14中的显示元件的图；

图16是呈现示例1的栅极绝缘层的X-射线衍射的测量结果的曲线图；

图17是呈现示例1的转移特性的曲线图；

图18是呈现对照示例1的转移特性的曲线图；

图19是呈现对照示例2的转移特性的曲线图；

图20是呈现对照示例3的转移特性的曲线图；

图21是呈现对照示例4的转移特性的曲线图；

图22是呈现对照示例5的栅极绝缘层的X-射线衍射的测量结果的曲线图；

图23是呈现对照示例5的转移特性的曲线图；

图24是呈现对照示例6和7的转移特性的曲线图；

图25是呈现示例2到5的转移特性的曲线图；

图26是呈现示例6到8的转移特性的曲线图；以及

图27是呈现示例9到11的转移特性的曲线图。

具体实施方式

(场效应晶体管)

本公开的场效应晶体管包括栅电极、源电极、漏电极、有源层以及栅极绝缘层，并且根据需要进一步包括其他部件。

本公开有提供具有以下属性的场效应晶体管的目的：高载流子迁移率；在源极和漏极之间电流的高开关比；以及从截止状态到导通状态的快速上升(即转移特性)。

本发明人进行了广泛的研究以达到前述目的。为了达到前述目的，本发明人已发现使用：包含具有4.0×10¹⁷/cm³或更高载流子密度的氧化物半导体有源层；以及包含顺电性非晶氧化物的栅极绝缘层是有效的，所述顺电性非晶氧化物包含作为碱土金属的A族元素以及B族元素，所述B族元素为从由Ga、Sc、Y以及镧系元素组成的族中选择的至少一个。具有相对更高的、4.0×10¹⁷/cm³或更高载流子密度的有源层有效地提高处于晶体管导通的状态下流经于源极和漏极之间的电流值(即，导通电流的值)。而且，本发明人已发现以下成果。具体地，栅极绝缘层的电特性是为了通过经由栅极电压有效地控制许多载流子从而达到从截止状态到导通状态快速上升的特性。特别地，在这种情况下，包含作为碱土金属的A族元素以及作为从由Ga、Sc、Y以及镧系元素组成的族中选择的至少一个的B族元素的顺电性非晶氧化物是适合于栅极绝缘层的材料。使用包含上述材料的栅极绝缘层使得将经由栅极绝缘层产生的漏电流(leakage current)抑制为低成为可能，造成截止电流的减小。因此，能够实现具有高开关比的晶体管。如上所述，本公开已被完成。

根据本公开，提供具有下列属性的场效应晶体管是可能的：高迁移率；源极和漏极之间电流的高开关比；以及从截止状态到导通状态快速上升(即，转移特性)。

<栅电极>

栅电极没有特别限制且可取决于预期意图而适当选择，只要所述栅电极是被配置为施加栅极电压的电极即可。

栅电极的材料没有特别限制且可取决于预期意图而适当选择。所述材料的示例包括：金属(如，Mo(钼)、Al(铝)、Au(金)、Ag(银)以及Cu(铜))和这些金属的合金；透明导电氧化物，诸如ITO(氧化铟锡)和ATO(锑掺杂二氧化锡)；以及有机导体，诸如聚乙烯二氧噻吩(PEDOT)和聚苯胺(PANI)。

栅电极的形成方法没有特别限制且可取决于预期意图而适当选择。形成方法的示例包括：(1)通过溅射法或浸涂法来形成膜并通过光刻法来图案化膜的方法；以及(2)通过印刷工艺(诸如喷墨印刷、纳米压印(nanoimprinting)或凹版印刷)直接形成具有期望形状的膜的方法。

栅电极的平均厚度没有特别限制且可取决于预期意图而适当选择。然而，栅电极的平均厚度优选地为20nm至1μm，更优选地为50nm至300nm。

<栅极绝缘层>

栅极绝缘层为被置于栅电极与有源层之间的绝缘层。

栅极绝缘层包含顺电性非晶氧化物，其包含作为碱土金属(如，Be、Mg、Ca、Sr、Ba以及Ra)的A族元素以及B族元素，所述B族元素为从Ga、Sc、Y以及镧系元素(La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb以及Lu)组成的族中选择的至少一个。

包含于栅极绝缘层的所述碱土金属可以被单独或组合使用。

就晶体管特性的改善而言，由于非晶材料形成栅极绝缘层是优选的实施例。当所述栅极绝缘层由晶体材料形成时，不能将由于晶界引起的漏电流抑制得低，导致晶体管特性的恶化。

并且，就降低晶体管转移特性中的滞后而言，栅极绝缘层为顺电体是必需的。排除晶体管被用于存储器或其他应用这样的特殊情况，通常在利用晶体管开关特性的装置中滞后的存在不是优选的。

顺电体是除压电体、热电体以及铁电体以外的电介质。换言之，所述顺电体是指在没有外部电场的情况下既不通过压力产生极化也不具有自发极化的电介质。即，当由非晶材料形成栅极绝缘层时，该栅极绝缘层自然地成为顺电体。

碱土金属氧化物容易与大气中的水分和二氧化碳发生反应，并且容易转化为氢氧化物和碳酸盐。因此，单单是碱土金属氧化物并不适用于电气装置的应用。此外，例如Ga、Sc、Y的简单氧化物容易转化为晶体，就漏电流的产生而言这是有问题的。然而，本发明人发现以下成果。具体地，包含作为碱土金属的A族元素以及作为从由Ga、Sc、Y以及镧系元素组成的族中选择的至少一个的B族元素的氧化物在大气中是稳定的，并且能够在宽范围的组合物中形成具有顺电属性的非晶膜。因此，这些氧化物适合用于所述栅极绝缘层。Ce具体在镧系元素中成为四价，并与碱土金属一起形成具有钙钛矿结构的晶体。因此，为了获得非晶相，优选的是B族元素而非Ce。

虽然对于包含碱土金属和Ga的氧化物存在晶相(如，尖晶石结构)，但是这些晶体不是沉积的，只要它们与具有钙钛矿结构的晶体相比在显著高温下(通常在1000℃或更高)被加热即可。除此之外，没有报告呈现对于包含碱土金属与Sc、Y以及镧系元素的氧化物存在稳定的晶相。甚至在高温下执行的后加工之后，很少从非晶相中析出晶体。而且，当包含碱土金属和Ga、Sc、Y以及镧系元素的氧化物由三个或更多金属元素形成时，非晶相变得更加稳定。

为了制备具有高介电常数的膜，优选的是提高诸如Ba、Sr、Lu以及La元素的成分比例。

栅极绝缘层优选地含有C族元素，其是从由Al、Ti、Zr、Hf、Nb以及Ta组成的族中选择的至少一个。这能够进一步稳定非晶相，造成热稳定性和致密性的改善。

栅极绝缘层的介电常数优选地大于7.0，更加优选地大于8.0，仍更优选地大于9.0，因为当有源层具有4.0×10¹⁷/cm³或更高的高载流子密度时，能够实现转移特性中的快速上升和高迁移率。介电常数的上限没有特别限制且可取决于预期意图而适当选择。所述介电常数优选地为50.0或更小，更优选地为30.0或更小。

从将绝缘层夹在电极膜之间而形成的电容器的电容测量值中能够计算介电常数的值。

栅极绝缘层的介电常数取决于A族元素与B族元素之间的比例而被改变。因此，为了满足良好的介电常数，栅极绝缘层的配方的优化是优选的方法。

在顺电性非晶氧化物中的A族元素(NA)的原子总数与B族元素(NB)的原子总数之间的原子比例(NA:NB)没有特别限制且可取决于预期意图而适当选择，但是优选地满足一下范围。

NA:NB＝(3至50)at％:(50至97)at％

此处，NA+NB＝100at％

在顺电性非晶氧化物中的A族元素(NA)的原子总数、B族元素(NB)的原子总数以及C族元素(NC)的原子总数之间的原子比例(NA:NB:NC)没有特别限制且可取决于预期意图而适当选择，但是优选地满足一下范围。

NA:NB:NC＝(3至47)at％:(50至94)at％:(3至47)at％

此处，NA+NB+NC＝100at％

可以通过例如通过X射线荧光光谱法、电子探针微量分析(EPMA)或电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)分析氧化物中的阳离子元素，能够计算在顺电性非晶氧化物中NA、NB和NC的比例。

上述材料在绝缘性方面是优秀的，并具有高介电击穿电压以及高介电常数。因此，当所述材料被用来形成栅极绝缘层时，经由栅极绝缘层施加于有源层的电场能够在施加栅极电压下有效地工作。因此，甚至当所述有源层中存在许多载流子时，获得在从截止状态到导通状态的快速上升的开关属性方面优秀的晶体管是可能的。而且，许多载流子能够被有效地控制，因此达到高开关比(即，截止电流低并且导通电流高)是可能的。而且，转移曲线的滞后小(即，当栅极电压从负改变为正时，且当栅极电压从正改变为负时的差别微小。除此之外，当栅极绝缘层是非晶形时，容易使有源层与栅极绝缘层之间的交界面光滑并几乎不具缺陷。因此，能够容易地转移载流子，实现高迁移率的良好的半导体特性。

-栅极绝缘层的形成方法-

栅极绝缘层的形成方法没有特别限制且可取决于预期意图而适当选择。形成方法的示例包括利用真空加工形成膜(诸如溅射、脉冲激光沉积(PLD)、化学气相沉积(CVD)或原子层沉积(ALD))以及通过光刻法图案化膜的方法。

而且，通过制备包含顺电性非晶氧化物的前体的涂布液(用于形成栅极绝缘层的涂布液)，将所述涂布液涂覆或印刷在要被涂覆的对象上，并在适当条件下焙烤产生物，能够形成栅极绝缘层。

--用于形成栅极绝缘层的涂布液--

用于形成栅极绝缘层的涂布液包含含有A族元素的化合物、含有B族元素的化合物以及溶剂，优选地包含含有C族元素的化合物，根据需要进一步包含其他分量。

---含有A族元素的化合物---

含有A族元素的化合物的示例包括A族元素的无机化合物和A族元素的有机化合物。含有A族元素的化合物中的A族元素的示例包括Be(铍)、Mg(镁)、Ca(钙)、Sr(锶)、Ba(钡)以及Ra(镭)。

A族元素的无机化合物的示例包括A族元素的硝酸盐、A族元素的硫酸盐、A族元素的氯化物、A族元素的氟化物、A族元素的溴化物，以及A族元素的碘化物。

A族元素的硝酸盐的示例包含硝酸镁、硝酸钙、硝酸锶，以及硝酸钡。

A族元素的硫酸盐的示例包含硫酸镁，硫酸钙，硫酸锶，以及硫酸钡。

A族元素的氯化物的示例包含氯化镁、氯化钙、氯化锶，以及氯化钡。

A族元素的氟化物的示例包含氟化镁、氟化钙、氟化锶，以及氟化钡。

A族元素的溴化物的示例包含溴化镁、溴化钙、溴化锶，以及溴化钡。

A族元素的碘化物的示例包含碘化镁、碘化钙、碘化锶，以及碘化钡。

A族的有机化合物没有特别限制且可取决于预期意图而适当选择，只要所述A族的有机化合物具有A族元素和有机基即可。例如，经由离子键、共价键或配位键，A族元素和有机基被键合。

有机基没有特别限制且可取决于预期意图而适当选择。有机基的示例包括具有取代基的烷基、具有取代基的烷氧基、具有取代基的酰氧基、具有取代基的苯基、具有取代基的乙酰丙酮基和具有取代基的磺酸盐基。烷基的示例包括含有从1至6个碳原子的烷基。烷氧基的示例包括含有从1至6个碳原子的烷氧基。酰氧基的示例包括从1至10个碳原子的、苯环取代部分酰氧基的酰氧基(诸如苯甲酸)、羟基取代部分酰氧基的酰氧基(诸如乳酸)以及包含两个或更多羰基的酰氧基(诸如草酸和柠檬酸)。

A族元素的有机化合物的示例包括甲醇镁、乙醇镁、二乙基镁、乙酸镁、甲酸镁、乙酰丙酮镁、2-乙基己酸镁、乳酸镁、环烷酸镁、柠檬酸镁、水杨酸镁、苯甲酸镁、草酸镁、三氟甲烷磺酸镁、甲醇钙、乙醇钙、乙酸钙、甲酸钙、乙酰丙酮钙、二新戊酰基甲基合钙(calciumdipivaloyl methanate)、2-乙基己酸钙、乳酸钙、环烷酸钙、柠檬酸钙、水杨酸钙、新癸酸钙、苯甲酸钙、草酸钙、异丙醇锶、乙酸锶、甲酸锶、乙酰丙酮锶、2-乙基己酸锶、乳酸锶、环烷酸锶、水杨酸锶、草酸锶、乙醇钡、异丙醇钡、乙酸钡、甲酸钡、乙酰丙酮钡、2-乙基己酸钡、乳酸钡、环烷酸钡、新癸酸钡、草酸钡、苯甲酸钡和三氟甲烷磺酸钡。

在用于形成栅极绝缘层的涂布液中的包含有A族元素的化合物的量没有特别限制且可取决于预期意图而适当选择。

---含有B族元素的化合物---

B族元素的示例包括Ga(镓)、Sc(钪)，Y(钇)，La(镧)、Ce(铈)，Pr(镨)、Nd(钕)、Pm(钷)、Sm(钐)，Eu(铕)、Gd(钆)、Tb(铽)、Dy(镝)、Ho(钬)、ER(铒)、Tm(铊)、Yb(镱)以及Lu(镥)。

含有B族元素的化合物的示例包括B族元素的无机化合物和B族元素的有机化合物。

B族元素的无机化合物的示例包括B族元素的硝酸盐、B族元素的硫酸盐、B族元素的氟化物、B族元素的氯化物、B族元素的溴化物以及B族元素的碘化物。

B族元素的硝酸盐的示例包括硝酸镓、硝酸钪、硝酸钇、硝酸镧、硝酸铈、硝酸镨、硝酸钕、硝酸钐、硝酸铕、硝酸钆、硝酸铽、硝酸镝、硝酸钬、硝酸铒、硝酸铊、硝酸镱和硝酸镥。

B族元素的硫酸盐的示例包括硫酸镓、硫酸钪、硫酸钇、硫酸镧、硫酸铈、硫酸镨、硫酸钕、硫酸钐、硫酸铕、硫酸钆、硫酸铽、硫酸镝、硫酸钬、硫酸铒、硫酸铊、硫酸镱和硫酸镥。

B族元素的氟化物的示例包括氟化镓、氟化钪、氟化钇、氟化镧、氟化铈、氟化镨、氟化钕、氟化钐、氟化铕、氟化钆、氟化铽、氟化镝、氟化钬、氟化铒、氟化铊、氟化镱和氟化镥。

B族元素的氯化物的示例包括氯化镓、氯化钪、氯化钇、氯化镧、氯化铈、氯化镨、氯化钕、氯化钐、氯化铕、氯化钆、氯化铽、氯化镝、氯化钬、氯化铒、氯化铊、氯化镱和氯化镥。

B族元素的溴化物的示例包括溴化镓、溴化钪、溴化钇、溴化镧、溴化镨、溴化钕、溴化钐、溴化铕、溴化钆、溴化铽、溴化镝、溴化钬、溴化铒、溴化铊、溴化镱和溴化镥。

B族元素的碘化物的示例包括碘化镓、碘化钪、碘化钇、碘化镧、碘化铈、碘化镨、碘化钕、碘化钐、碘化铕、碘化钆、碘化铽、碘化镝、碘化钬、碘化铒、碘化铊、碘化镱和碘化镥。

B族元素的有机化合物没有特别限制且可取决于预期意图而适当选择，只要所述B族的有机化合物具有B族元素和有机基即可。例如，经由离子键、共价键，或配位键，B族元素和有机基被键合。

有机基没有特别限制且可取决于预期意图而适当选择。有机基的示例包括具有取代基的烷基、具有取代基的烷氧基、具有取代基的酰氧基、具有取代基的苯基、具有取代基的乙酰丙酮基、具有取代基的环戊二烯基。烷基的示例包括含有从1至6个碳原子的烷基。烷氧基的示例包括含有从1至6个碳原子的烷氧基。酰氧基的示例包括从1至10个碳原子的酰氧基。

B族元素的有机化合物的示例包括乙酰丙酮基镓、异丙醇钪、乙酸钪、三(环戊二烯基)钪、异丙醇钇、2-乙基己酸钇、三(乙酰丙酮)钇、三(环戊二烯基)钇、异丙醇镧、2-乙基己酸镧、三(乙酰丙酮基)镧、三(环戊二烯基)镧、2-乙基己酸铈、三(乙酰丙酮基)铈、三(环戊二烯基)铈、异丙醇镨、草酸镨、三(乙酰丙酮基)镨、三(环戊二烯基)镨、异丙醇钕、2-乙基己酸钕、三氟乙酰丙酮基钕、三(异丙基环戊二烯基)钕、三(乙基环戊二烯基)钷、异丙醇钐、2-乙基己酸钐、三(乙酰丙酮基)钐、三(环戊二烯基)钐、2-乙基己酸铕、三(乙酰丙酮基)铕、三(乙基环戊二烯基)铕、异丙醇钆、2-乙基己酸钆、三(乙酰丙酮基)钆、三(环戊二烯基)钆、乙酸铽、三(乙酰丙酮基)铽、三(环戊二烯基)铽、异丙醇镝、乙酸镝、三(乙酰丙酮基)镝、三(乙基环戊二烯基)镝、异丙醇钬、乙酸钬、三(环戊二烯基)钬、异丙醇铒、乙酸铒、三(乙酰丙酮基)铒、三(环戊二烯基)铒、乙酸铥、三(乙酰丙酮基)铥、三(环戊二烯基)铥、异丙醇镱、乙酸镱、三(乙酰丙酮基)镱、三(环戊二烯基)镱、草酸镥和三(乙基环戊二烯基)镥。

用于形成栅极绝缘层的涂布液中的包含有B族元素的化合物的量没有特别限制且可取决于预期意图而适当选择。

---含有C族元素的化合物--

C族元素的示例包括Al(铝)、Ti(钛)、Zr(锆)、Hf(铪)、Nb(铌)和Ta(钽)。

含有C族元素的化合物的示例包括C族元素的无机化合物和C族元素的有机化合物。

C族元素的无机化合物的示例包括C族元素的硝酸盐、C族元素的硫酸盐、C族元素的氟化物、第C族的氯化物、C族元素的溴化物和C族元素的碘化物。

C族元素的有机化合物没有特别限制且可取决于预期意图而适当选择，只要C族元素的有机化合物具有C族元素和有机基团即可。C族元素和有机基团例如经由离子键、共价键或配位键键合。

有机基团没有特别限制且可取决于预期意图而适当选择。有机基团的示例包括可具有取代基的烷基、可具有取代基的烷氧基、可具有取代基的酰氧基、可具有取代基的乙酰丙酮基和可具有取代基的环戊二烯基。烷基的示例包括包含1-6个碳原子的烷基。烷氧基的示例包括包含1-6个碳原子的烷氧基。酰氧基的示例包括包含1-10个碳原子的酰氧基。

用于形成栅极绝缘层的涂布液中的含有C族元素的化合物的量没有特别限制且可取决于预期意图而适当选择。

---溶剂---

溶剂没有特别限制且可取决于预期意图而适当选择，只要溶剂稳定地溶解或分散所述各种化合物即可。溶剂的示例包括甲苯、二甲苯、1,3,5-三甲基苯、甲基异丙基苯、戊基苯、十二烷基苯、双环己烷、环己基苯、癸烷、十一烷、十二烷、十三烷、十四烷、十五烷、1,2,3,4-四氢化萘、十氢化萘、苯甲酸乙酯、N,N-二甲基甲酰胺、碳酸丙烯酯、2-乙基己酸、溶剂油(mineral spirit)、二甲基亚丙基脲、4-丁内酯、2-甲氧基乙醇、乙二醇、丙二醇、异丙醇、甲醇和水。

用于形成栅极绝缘层的涂布液中的溶剂的量没有特别限制且可取决于预期意图而适当选择。

用于形成栅极绝缘层的涂布液中的包含有A族元素的化合物和包含有B族元素的化合物之间的组成比没有特别限制且可取决于预期意图而适当选择，但是其优选地满足以下范围。

即，所述组成比在每一个化合物中的A族元素的原子总数(NA)和B族元素的原子总数(NB)之间的原子比(NA：NB)方面上优选地落在以下范围。

NA:NB＝(3到50)at％:(50到97)at％

这里，NA+NB＝100at％

用于形成栅极绝缘层的涂布液中包含有A族元素的化合物、包含有B族元素的化合物和含有C族元素的化合物之间的组成比没有特别限制且可取决于预期意图而适当选择，但是其优选的满足以下范围。

即，所述组成比在并入到每一个化合物中的A族元素的原子总数(NA)、B族元素的原子总数(NB)和C族元素的原子总数(NC)之间的原子比(NA：NB：NC)方面落在以下范围内。

NA:NB:NC＝(3至47)at％:(50至94)at％:(3至47)at％

--使用用于形成栅极绝缘层的涂布液形成栅极绝缘层的方法--

下面将对使用用于形成栅极绝缘层的涂布液形成栅极绝缘层的方法的一个示例进行描述。用于形成栅极绝缘层的方法包括涂覆步骤和热处理步骤，且根据需要还包括其它步骤。

涂覆步骤没有特别限制且可取决于预期意图而适当选择，只要涂覆步骤为将用于形成栅极绝缘层的涂布液涂覆到待涂覆的物体上的步骤即可。涂覆方法没有特别限制且可取决于预期意图而适当选择。例如，所述涂覆通过以下方式进行。具体地，通过溶解工艺形成膜，且通过光刻法对膜进行图案化。替代地，具有期望形状的膜通过印刷方法(例如喷墨印刷、纳米压印和凹版印刷)直接形成。溶解工艺的示例包括浸涂、旋涂、模涂和喷嘴印刷。

热处理步骤没有特别限制且可取决于预期意图而适当选择，只要热处理步骤为对涂覆到待涂覆的物体上的用于形成栅极绝缘层的涂布液进行热处理的步骤即可。这里，当进行热处理时，可对涂覆到待涂覆的物体上的用于形成栅极绝缘层的涂布液进行空气干燥。通过热处理将溶剂干燥并且产生顺电性非晶氧化物。

在热处理步骤中，溶剂的蒸发(下文称为“蒸发处理”)和顺电性非晶氧化物的产生(下文称为“产生处理”)优选地在不同温度下进行。具体地，优选的是，在溶剂蒸发之后，升高温度以产生顺电性非晶氧化物。在产生顺电性非晶氧化物时，例如，包含有A族元素的化合物、包含有B族元素的化合物和含有C族元素的化合物分解。

蒸发处理的温度没有特别限制且可取决于所包含的溶剂而适当选择。例如，蒸发处理的温度为80℃-180℃。对于所述蒸发，为了降低所需的温度，使用真空炉是有效的。

蒸发处理的时间没有特别限制且可取决于预期意图而适当选择。例如，蒸发处理的时间为1分钟至1小时。

产生处理的温度没有特别限制且可取决于预期意图而适当选择。产生处理的温度优选为100℃或更高但是小于550℃、更优选地为200℃-500℃。产生处理的时间没有特别限制且可取决于预期意图而适当选择。例如，产生处理的时间为1小时-5小时。

注意，在热处理步骤中，蒸发处理和产生处理可连续进行或可以多个步骤分开的方式进行。

热处理的方法没有特别限制且可取决于预期意图而适当选择。热处理的方法的示例包括加热待涂覆的物体的方法。热处理中的环境(atmosphere)没有特别限制且可取决于预期意图而适当选择。然而，所述气氛优选为氧气环境。当在氧气环境中进行热处理时，可将分解的产物迅速地排出到系统的外部并且可加快顺电性非晶氧化物的产生。

在热处理中，考虑到加快产生处理的反应，在蒸发处理之后向所述材料施加具有400nm或更短的波长的紫外线是有效的。施加具有400nm或更短的波长的紫外线可在蒸发处理之后使包含在所述材料中的有机材料的化学键断裂，且可使所述有机材料分解。因此，可高效地形成顺电性非晶氧化物。具有400nm或更短的波长的紫外线没有特别限制且可取决于预期意图而适当选择。所述紫外线的示例包括从准分子灯发出的具有222nm波长的紫外线。还优选的是，施加臭氧代替所述紫外线，或与所述紫外线组合地施加臭氧。在蒸发处理之后向所述材料施加臭氧加快氧化物的产生。

栅极绝缘层的平均厚度没有特别限制且可取决于预期意图而适当选择，但是其优选地为50nm-3μm、更优选地为100nm-1μm。

<有源层>

有源层是被置于邻近源电极与漏电极的层。

所述有源层是具有4.0×10¹⁷/cm³或更高的载流子密度的氧化物半导体。所述载流子密度更优选地为1.0×10¹⁸/cm³或更高。取决于预期的目的可适当地选择载流子密度的上限，但是优选地为1.0×10²¹/cm³或更小，更加优选地为1.0×10²⁰/cm³或更小。这是因为当载流子的量过多时，通过栅极电压的控制不能很好地工作。

本公开的晶体管通过将具有高载流子密度的氧化物半导体并入到有源层实现导通电流的高值，并且具有快速上升的特性以及高迁移率，因为由前述材料形成的栅极绝缘层使得可以有效地控制许多载流子。

通过执行氧化物半导体膜的霍尔测量(Hall measurement)能够确定所述载流子密度。

用于调节有源层的载流子密度的方法没有特别限制且可取决于预期意图而适当选择。所述方法的示例包括氧化物的配方的调节以及成膜形成处理期间的加热温度和环境条件的调节。

优选的方面是有源层为N型氧化物半导体，其包括从由In、Zn、Sn以及Ti组成的族中选择的至少一个。

而且，优选的是N型氧化物半导体经历与从由二价阳离子、三价阳离子、四价阳离子、五价阳离子、六价阳离子、七价阳离子，以及八价阳离子组成的族中选择的至少一个掺杂物的取代掺杂，并且掺杂物的原子价大于构成N型氧化物半导体的金属离子的原子价，假设所述掺杂物从金属离子中排除。此处，所述取代掺杂可被称为N型掺杂。

在经受取代掺杂的N型氧化物半导体中，构成N型氧化物半导体的部分金属离子(其为母相)被具有比金属离子更高原子价的掺杂物所取代，并且因为原子价不同产生的额外的电子被释放以充当N型导电载流子。在由取代掺杂产生的载流子电子对半导体特性负责的情况下，所述半导体特性变得更加稳定。其原因如下。具体地，当在半导体与外面(大气或邻近的层)之间交换氧气时，归因于氧空位的载流子电子的数量容易受到影响(如，氧化还原反应和氧在膜表面的吸附)而改变。同时，归因于取代掺杂的载流子电子的数量相对不受所述状态下的这种改变的影响。

而且，可以良好地控制归因于取代掺杂的载流子电子的数量，并且能容易地达到期望的载流子浓度，这是一个优点。如上文所述，氧气相对容易移入或移出所述半导体，因此难以精确控制氧气的量或将氧气的量维持在预定值。同时，通过适当地选择掺杂元素的种类和掺杂量能够容易并且精确地控制归因于取代掺杂的载流子电子的数量。

本公开的场效应晶体管的有源层具有4.0×10¹⁷/cm³或更高的载流子密度。优选的方面是通过适当地选择掺杂元素的种类和量，有源层可以达到前述的载流子密度。优选地，通过调节成膜加工的配方和条件，可以尽可能地降低有源层中的氧空位，并且载流子主要通过取代掺杂而产生。

为了减少有源层中的氧空位，在N型氧化物半导体层(有源层)的成膜加工期间将更多的氧原子引入膜是有效的。例如，在利用溅射方法形成N型氧化物半导体层的情况下，在溅射期间通过提高环境中的氧浓度能够形成具有很少氧空位的膜。可替换地，在利用涂覆和焙烤涂布液形成N型氧化物半导体层的情况下，在焙烤期间利用提高环境中的氧浓度能够形成具有很少氧空位的膜。

而且，取决于N型氧化物半导体的配方能够减少氧空位的量。例如，通过将特定量的具有高亲氧性的金属元素(如，Si、Ge、Zr、Hf、Al、Ga、Sc、Y、Ln以及碱土金属)引入氧气，能够抑制氧空位的产生。

优选地，根据离子半径、配位数以及轨道能量来选择掺杂物的种类。可以根据母相的材料、掺杂物的种类、要被掺杂物取代的位置、成膜加工以及期望的晶体管特性来适当地选择掺杂浓度。

理论上，当一个原子被取代时产生的电子的数量为从阳离子价(即掺杂物)中减去构成N型氧化物半导体的母相的金属原子的原子价而获得的值。即，为了以更小的掺杂量产生相同数量的电子，掺杂物的原子价优选地大。而且，掺杂物的原子价与构成N型氧化物半导体的金属原子的原子价之间的差异优选地较大。当过多地存在掺杂物时，晶体结构和原子的排列被扰乱，这阻止了载流子电子的移动。所以，优选的实施例是要以尽可能小的掺杂量来产生必要和充足的载流子电子的量。

而且，优选的实施例是选择的掺杂物具有接近要被取代的原子半径的离子半径。这导致取代效率的提高并能防止对产生载流子没有贡献的、不必要的掺杂物恶化晶体管特性。

通过掺杂产生载流子的效率取决于在制造晶体管时的各种加工条件，因此选择能够改善载流子产生效率的加工条件也是重要的。例如，通过适当地选择：通过溅射形成N型氧化物半导体层时基底的温度；通过涂覆和焙烤涂布液形成N型氧化物半导体层时的焙烤温度；以及在N型氧化物半导体层形成后执行的退火的温度，能够以更小的掺杂量实现期望的载流子浓度。

掺杂浓度没有特别限制且可取决于预期意图而适当选择。就迁移率和上升属性而言，掺杂浓度优选的是从0.01at％至10at％，更优选地从0.01at％至5at％，特别地更优选地从0.05at％至2at％。此处，“at％”表示掺杂物的原子数量与掺杂物的原子数量和要以半导体中掺杂物取代的金属元素的原子数量(即，以掺杂物取代且被并入N型氧化物半导体的金属元素的摩尔数)的总和的比例。通过调节满足前述范围的掺杂量并适当地设置加工条件，所述氧化物半导体能够具有4.0×10¹⁷cm^-3或更高的载流子浓度以及0.1cm²/Vs或更高的载流子迁移率。该氧化物半导体优选地被用于本公开的场效应晶体管的有源层。

为了取代掺杂以有效地工作，形成有源层的N型氧化物半导体优选地处于单晶体或多晶体状态。甚至在通过X射线衍射(XRD)未观测到来自N型氧化物半导体的衍射峰以及未出现长距离顺序(典型地，这样的状态被称为非晶态)的情况下，所述N型氧化物半导体优选地具有刚性的结构，其中原子被以短距离按顺序排列。由于以下原因上述的结构是优选的。具体地，在作为母相的氧化物半导体是高度非晶形的材料的情况下，将所述结构改变为局部稳定状态并且甚至在取代掺杂之后不产生载流子。在具有刚性结构的氧化物的情况下，维持氧配位多面体(如，WO₆或InO₆八面体)和它们的连接方式(如，InO₆共边链接)，并且取代掺杂有效地工作。在该结构中，非晶态所独有的带尾态的密度较小且因此子带吸收较小。结果，具有上述结构的材料的光恶化小于高度非晶形的材料。

掺杂类似地对甚至处于单晶体或呈现长距离顺序的多晶体状态的N型氧化物半导体有效。在由重金属离子的4s、5s以及6s能带(band)形成导电带的情况下，来自晶界的影响小，并且甚至在多晶体状态下获得优秀的特性。在掺杂量过多以及掺杂物在晶界处被隔离的情况下，减低掺杂浓度是优选的。为了改善源极与漏极与有源层之间的交界面处的附着和电接触，在从200℃至300℃的温度处执行后退火也是优选的。而且，可以在更高温度执行后退火以增强结晶度。

根据由本发明人进行的研究，当包含从由In、Zn、Sn以及Ti构成的族中选择的至少一个的氧化物被选择为N型氧化物半导体的母相时，取代掺杂更有效地工作以获得更优秀的晶体管特性。

如上所述，出于减少氧空位的目的，在有源层中包括具有高亲氧性的元素是有效的。已发现具有高亲氧性的元素是适当的Si、Ge、Zr、Hf、Al、Ga、Sc、Y、Ln或碱土金属。

用于形成有源层的方法没有特别限制且可取决于预期意图而适当选择。

当形成有源层时，通过将掺杂物的原材料添加到母层的原材料中可以容易地执行取代掺杂。例如，在通过溅射方法形成有源层的情况下，可以使用包括母相的目标，其中已经以预定浓度添加掺杂物元素到所述母相。在预定掺杂量少(如，0.2at％或更少)的情况下，难以统一地将这样少量的原子以精确的量并入到整体目标。

就掺杂量的控制而言，优选的是通过涂覆加工形成有源层。在所述涂覆加工中，通过涂覆，用于形成N性氧化物半导体膜的涂布液被涂覆在要被涂覆的对象上，并且被焙烤以形成有源层，所述涂布液包括半导体的原材料化合物、包括作为掺杂物的元素的化合物(含掺杂物元素的化合物)以及溶剂。当含掺杂物元素的化合物与半导体的原材料化合物的混合比例满足期望的掺杂量时，能实现期望的掺杂。含掺杂物元素的化合物能够被容易地添加到涂布液以便具有0.2at％或更少的掺杂物的量并能被均匀搅拌。因此，据信涂覆加工是更加适合作为用于形成已经经历了取代掺杂的N型氧化物半导体的方法。

<源电极和漏电极>

源电极和漏电极没有特别限制且可取决于预期意图而适当选择，只要它们是被配置为将电流送出的电极即可。

源电极和漏电极的材料没有特别限制且可取决于预期意图而适当选择。所述材料的示例包括金属(如，Mo、Al、Au、Ag以及Cu)和这些金属的合金；透明导电氧化物，诸如ITO和ATO；以及有机导体，诸如聚乙烯二氧噻吩(PEDOT)和聚苯胺(PANI)。

源电极和漏电极的形成方法没有特别限制且可取决于预期意图而适当选择。所述形成方法的示例包括与对于栅电极描述的相同的形成方法。

源电极和漏电极的平均厚度没有特别限制且可取决于预期意图而适当选择。然而，所述源电极和漏电极的平均厚度优选的为20nm至1μm，更优选地为50nm至300nm。

<绝缘层(钝化层)>

绝缘层(钝化层)被置于从由源电极、漏电极以及有源层构成的族中选择的至少一个的配置是晶体管的优选的方面。绝缘层经常扮演所谓的钝化层的角色，所述钝化层配置来防止源电极、漏电极以及有源层通过与大气中的氧气和水分直接接触而改变属性。而且，在使用场效应晶体管的显示装置中，包括例如发光层的显示元件可被置于晶体管上。在这种情况下，该绝缘层可用作压平膜以平整表面，所述压平膜被配置为吸收由晶体管形状导致的水平差异。

绝缘层的材料没有特别限制且可取决于预期意图而适当选择。所述材料的示例包括已经被广泛用于大规模生产的材料(如SiO2、SiON以及SiNx)以及有机材料(如聚酰亚胺(PI)和氟树脂)。

场效应晶体管的结构没有特别限制且可取决于预期意图而适当选择。场效应晶体管的结构的示例包括顶接触/底栅场效应晶体管(图1)、底接触/底栅场效应晶体管(图2)、顶接触/顶栅场效应晶体管(图3)以及底接触/顶栅场效应晶体管(图4)。

在图1到4中，参考标号21表示基底，参考标号22表示有源层，参考标号23表示源电极，参考标号24表示漏电极，参考标号25表示栅极绝缘层，以及参考标号26表示栅电极。前述绝缘层(钝化层)未在这些图中示出。

场效应晶体管能够适合用于下文描述的显示元件，但所述场效应晶体管的用处不限于所述显示元件。例如，所述场效应晶体管能被用于IC卡以及ID标签。

<用于制造场效应晶体管的方法>

将描述用于制造场效应晶体管的方法的一个示例。

首先，在基底形成栅电极。

基底的形状、结构以及尺寸没有特别限制且可取决于预期意图而适当选择。

基底的材料没有特别限制且可取决于预期意图而适当选择。所述材料的示例包括玻璃和塑料。

所述玻璃没有特别限制且可取决于预期意图而适当选择。玻璃的示例包括无碱玻璃和石英玻璃。

所述塑料没有特别限制且可取决于预期意图而适当选择。塑料的示例包括聚碳酸酯(PC)、聚酰亚胺(PI)，聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，和聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)。

注意，在基底上优选地执行预处理(诸如氧等离子体、UV臭氧和UV辐射洗涤)以清洁基底的表面并改善粘附性。

随后，在栅电极上形成栅极绝缘层。

随后，在沟道区域中和栅极绝缘层上形成由氧化物半导体制成的有源层。

随后，在栅极绝缘层上形成源电极和漏电极以使彼此隔开空间以便穿过所述有源层。

以上述方式制造场效应晶体管。根据上述制造方法，例如，如图1所示的顶接触/底栅场效应晶体管被制造。

(显示元件)

本公开的显示元件至少包括光控制元件和配置来驱动所述光控制元件的驱动电路。根据需要所述显示元件进一步包括其他部件。

<光控制元件>

光控制元件没有特别限制且可取决于预期意图而适当选择，只要所述光控制元件是配置来根据驱动信号控制光输出的元件即可。光控制元件的示例包括电致发光(EL)元件、电致变色(EC)元件、液晶元件、电泳元件和电润湿元件。

<驱动电路>

驱动电路没有特别限制且可取决于预期意图而适当选择，只要所述驱动电路包括本公开的场效应晶体管即可。

<其他部件>

其他部件没有特别限制且可取决于预期意图而适当选择。

因为显示元件包括本公开的场效应晶体管，所述显示元件能被高速驱动并且能实现长使用寿命以及低能耗。

(图像显示装置)

本公开的图像显示装置至少包括多个显示元件、多个有线线路，以及显示控制装置。根据需要图像显示装置进一步包含其他部件。

<多个显示元件>

多个显示元件没有特别限制且可取决于预期意图而适当选择，只要所述多个显示元件是以矩阵形式布置的本公开的显示元件即可。

<多个有线线路>

多个有线线路没有特别限制且可取决于预期意图而适当选择，只要所述多个有线线路是被配置为单独地施加栅极电压和信号电压至多个显示元件中的场效应晶体管的有线线路即可。

<显示控制装置>

显示控制装置没有特别限制且可取决于预期意图而适当选择，只要所述显示控制装置是被配置为经由与图像数据相对应的多个有线线路来单独地控制场效应晶体管的栅极电压和信号电压的装置即可。

<其他部件>

其他部件没有特别限制且可取决于预期意图而适当选择。

因为图像显示装置包括本公开的显示元件，所以能够降低元件之间的变化并且能够以大显示器显示高质量的图像。

(系统)

本公开的系统至少包括本公开的图像显示装置以及图像数据产生装置。

所述图像数据产生装置被配置为基于要被显示的图像信息产生图像数据并将图像数据输出到图像显示装置。

因为所述系统包括本公开的图像显示装置，所以能够以高清晰度显示图像信息。

参考以下附图，接下来将描述本公开的显示元件、图像显示装置以及系统。

首先，参考图5，电视装置被描述为本公开的系统。注意，图5中呈现的配置是一个示例，并且用作本公开的系统的电视装置不限于图5中呈现的配置。

在图5中，电视装置100包括主控装置101、调谐器103、AD转换器(ADC)104、解调电路105、传输流(TS)解码器106、声音解码器111、DA转换器(DAC)112、声音输出电路113、扬声器114、图像解码器121、图像-OSD合成电路122、图像输出电路123、图像显示装置124、OSD绘图电路125、存储器131、操作装置132、驱动接口(驱动IF)141、硬盘装置142、光盘装置143、IR光电探测器151以及通信控制单元152。

图像解码器121、图像-OSD合成电路122、图像输出电路123和OSD绘图电路125组成图像数据产生装置。

主控装置101包括CPU、闪速ROM以及RAM。主控装置101被配置为控制整体电视装置100。

例如，闪速ROM存储：用能被CPU解码的代码所写的程序；以及在通过CPU的处理中使用的各种数据。

并且，RAM是用于操作的存储器。

调谐器103被配置为从天线210接收的广播电磁波中选择预设频道。

ADC 104被配置为将调谐器103的输出信号(模拟信息)转换为数字信息。

解调电路105被配置为解调来自ADC 104的数字信息。

TS解码器106被配置为对解调电路105的输出信号进行TS解码，以将输出信号分为声音信息和图像信息。

声音解码器111被配置为解码来自TS解码器106的声音信息。

DA转换器(DAC)112被配置为将声音解码器111的输出信号转换为模拟信号。

声音输出电路113被配置为将DA转换器(DAC)112的输出信号输出至扬声器114.

图像解码器121被配置为解码来自TS解码器106的图像信息。

图像-OSD合成电路122被配置为合成图像解码器121的输出信号与OSD绘图电路125的输出信号。

图像输出电路123被配置为将图像-OSD合成电路122的输出信号输出到图像显示装置124.

OSD绘图电路125包括配置来在图像显示装置124的屏幕上显示字符或图形的字符产生器。OSD绘图电路125被配置为根据来自操作装置132和IR光电探测器151的指令来产生包含显示信息的信号。

存储器131被配置为临时存储视听(AV)数据。

操作装置132包括输入介质(未示出)，诸如控制面板。操作装置132被配置为将已经由用户输入的各种信息通知到主控装置101。

驱动IF 141是交互式通信接口。驱动IF 141的一个示例是根据AT附件包接口(ATAPI)。

例如，硬盘装置142包括硬盘和被配置为驱动硬盘的驱动装置。所述驱动装置被配置为记录硬盘上的数据并再现硬盘上记录的数据。

光盘装置143被配置为将数据记录在光盘(如DVD)上并再现光盘上记录的数据。

光电探测器151被配置为接收来自遥控发射器220的光信号并将接收到的光信号报告给主控装置101。

通信控制单元152被配置为控制与互联网的通信。可以经由互联网获得各种类型的信息。

图6是示出本公开的图像显示装置的一个示例的示意结构图。

在图6中，图像显示装置124包括显示单元300和显示控制装置400。

如图7中所示，显示单元300包括显示器310，在其中多个显示元件302以矩阵的形式(图7中的数量“n”×数量“m”)布置。

如图8中所示，显示器310包括“n”条以恒定间隔沿X轴方向布置的扫描线(X0、X1、X2、X3、…Xn-2、Xn-1)、“m”条以恒定间隔沿Y轴方向布置的数据线(Y0、Y1、Y2、Y3、…Ym-1)以及“m”个以恒定间隔沿Y轴方向布置的电流供应线(Y0i、Y1i、Y2i、Y3i、…Ym-1i)。

通过每条扫描线和每条数据线能够识别每个显示元件。

参考图9，下文将描述本公开的显示元件。

图9是图示本公开的显示元件的一个示例的示意性结构图。

如图9中的一个示例所示，显示元件包括有机电致发光(EL)元件350和被配置为允许有机EL元件350发光的驱动电路320。驱动电路320是2Tr-1C的电流驱动的基础电路，但驱动电路320不限于上述电路。具体地，显示器310是所谓的有源矩阵系统的有机EL显示器。

图10中图示了在有机EL元件350与显示元件302中用作驱动电路的场效应晶体管20之间的位置关系的一个示例。在图10中，有机EL元件350被置于场效应晶体管20旁边。注意，场效应晶体管10和电容器(未示出)也在相同基底上形成。

钝化膜被适合地置于有源层22上或有源层22以上，虽然所述钝化膜未在图10中示出。可以从SiO₂、SiON、SiNx、Al₂O₃以及氟聚合物中适当地选择钝化膜的材料。

如图11中所示，例如，有机EL元件350可以置于场效应晶体管20上。在该结构的情况下，需要栅电极26是透明的。因此，导电透明氧化物(如ITO、In₂O₃、SnO₂、ZnO、添加Ga的ZnO、添加Al的ZnO以及添加Sb的SnO₂)用于栅电极26。注意，参考标号360是层间绝缘膜(整平膜)。聚酰亚胺或丙烯酸树脂可用于层间绝缘膜。

图12是图示有机EL元件的一个示例的示意结构图。

在图12中，有机EL元件350包括阴极312、阳极314以及有机EL薄膜层340。

阴极312的材料没有特别限制且可取决于预期意图而适当选择。所述材料的示例包括铝(Al)、镁(Mg)-银(Ag)合金、铝(Al)-锂(Li)合金以及铟锡氧化物(ITO)。注意，如果具有足够的厚度则镁(Mg)-银(Ag)合金成为高反射电极，并且Mg-Ag合金的极薄的膜(约小于20nm)成为半透明电极。在图12中，从阳极侧发出光。然而，当阴极是透明电极或半透明电极时，光能够从阴极侧发出。

阳极314的材料没有特别限制且可取决于预期意图而适当选择。所述材料的示例包括铝铟锡氧化物(ITO)、铟锌氧化物(IZO)以及银(Ag)-钕(Nd)合金。注意，在使用银合金的情况下，得到的电极成为高反射电极，其适合用于将光从阴极侧发出。

有机EL薄膜层340包括电子传输层342、发光层344以及空穴传输层346。所述电子传输层342耦合到阴极312并且空穴传输层346耦合到阳极314。当预定电压被施加在阳极314与阴极312之间时，发光层344发光。

电子传输层342和发光层344可形成单层。而且，电子注入层可被置于在电子传输层342与阴极312之间。此外，空穴注入层可被置于在空穴传输层346与阳极314之间。

上述有机EL元件是所谓的“底部发光”有机EL元件，其中光从基底侧发出。然而，所述有机EL元件可以是“顶部发光”有机EL元件，其中光从基底的对侧发出。

将描述图9中的驱动电路320。

所述驱动电路320包括两个场效应晶体管12和20以及电容器30。

场效应晶体管10用作开关元件。场效应晶体管10的栅电极G耦合到预定扫描线且场效应晶体管10的源电极S耦合到预定数据线。而且，场效应晶体管10的漏电极D耦合到电容器30的一端。

场效应晶体管20被配置为供应电流到有机EL元件350。场效应晶体管20的栅电极G耦合到场效应晶体管10的漏电极D。场效应晶体管20的漏电极耦合到有机EL元件350的阳极314且场效应晶体管20的源电极S耦合到预定电流供应线。

电容器30被配置为存储场效应晶体管10的状态；即，数据。电容器30的另一端耦合到预定电流供应线。

当场效应晶体管10变为“导通”状态时，图像数据经由信号线Y2被存储于电容器30中。甚至在将场效应晶体管10变为“截止”状态之后，通过维持与图像数据对应的场效应晶体管20的“导通”状态来驱动有机EL元件350。

图13是图示本公开的图像显示装置的另一示例的示意结构图。

在图13中，图像显示装置包括显示元件302、有线线路(包括扫描线、数据线以及电流供应线)以及显示控制装置400。

显示控制装置400包括图像数据处理电路402、扫描线驱动电路404以及数据线驱动电路406。

图像数据处理电路402基于图像输出电路123的输出信号来确定在显示器中的多个显示元件302的亮度。

扫描线驱动电路404根据图像数据处理电路402的指令单独地施加电压到“n”条扫描线。

数据线驱动电路406根据图像数据处理电路402的指令单独地施加电压到“m”条数据线。

在以上实施例中，已描述了光控制元件为有机EL元件的情况，但本公开不限于上述。例如，光控制元件可以是电致变色元件。在这种情况下，显示器为电致变色显示器。

光控制元件可以是液晶元件。在这种情况下，显示器为液晶显示器。如图14所示，无需为显示元件302’提供电流供应线。如图15所示，驱动电路320’可以用场效应晶体管40来制造，其与每个场效应晶体管10和20类似。在场效应晶体管40中，栅电极G耦合到预定扫描线且源电极S耦合到预定数据线。而且，漏电极D耦合到电容器361和液晶元件370的像素电极。

光控制元件可以是电泳元件、无机EL元件或电润湿元件。

如上所述，已描述了本公开的系统是电视装置的情况，但本公开的系统不限于电视装置。所述系统不被特别地限制，只要所述系统包括作为用于显示图像和信息的装置的图像显示装置124即可。例如，所述系统可以是计算机系统，其中计算机(包括个人计算机)耦合到图像显示装置124。

图像显示装置124可以被用作移动信息装置(如，移动电话、便携式音乐播放器、便携式视频播放器、电子书、个人数字助理(PDA))以及相机装置(如，静物相机和视频相机)中的显示单元。图像显示装置124还可以被用于交通系统(如，汽车、飞机、火车以及船)中的各种信息的显示单元。此外，图像显示装置124可以被用于测量装置、分析装置、医疗设备以及广告媒体中的各种信息的显示单元。

示例

将接下来以示例的方式描述本公开，但所述示例不应被解释为以任何方式限制本公开。

(示例1)

<场效应晶体管的制造>

-栅电极的形成-

Al膜通过真空沉积法形成在玻璃基底上，以便具有100nm的厚度，并且通过光刻法将得到的Al膜图案化为直线以形成栅电极。

-栅极绝缘层的形成-

La(thd)₃和Ba(thd)₂(thd＝2,2,6,6-四甲基-3,5-庚二酮)分别被溶解到四乙二醇二甲醚(tetraglyme)和四氢呋喃(THF)中以制备液体原材料。所述液体原材料通过CVD被沉积在包含栅电极的玻璃基底上，以形成具有约100nm的La-Ba氧化物绝缘膜。所述La-Ba氧化物绝缘膜被定义为栅极绝缘层。在所述氧化物绝缘膜中La原子的数量与Ba原子的数量之间的比例(La:Ba)为9:1。

-有源层的形成-

氩气(Ar)和氧气(O₂)被引入室中。MgIn₂O₄的烧结体目标被用来在室温下(无温度控制)执行DC溅射以形成用作有源层的MgIn₂O₄的膜。相对于总量(氩气和氧气的总量)，在成膜期间引入室中的气体总量中氧气的比例为1.0％。通过金属掩模形成膜来执行图案化。随后，使用加热炉，在大气中以300℃执行热处理1小时。为了通过降低有源层与栅极绝缘层之间的界面缺陷的水平密度来改善晶体管特性，通常执行该退热处理。

-源电极和漏电极的形成-

通过真空沉积方法在栅极绝缘层和有源层上形成各自具有100nm厚度的源电极和漏电极。Al用于沉积源。通过金属掩膜执行图案化以形成膜。沟道宽度被设置为200μm并且沟道长度为50μm。随后，为了改善有源层与源·漏电极之间的电接触，使用加热炉在大气中以200℃执行热处理1小时。

通过上述加工，获得与图1中呈现的场效应晶体管类似的顶接触·底栅极场效应晶体管。

<有源层的载流子密度的测量>

为了制造用于霍尔测量的元件，在与有源层的形成相同的条件下，在另一玻璃基底上形成MgIn₂O₄的膜。荫罩板(shadow mask)用于溅射以形成具有8mm方块的图案。随后，通过真空沉积方法，使用荫罩板在MgIn₂O₄膜的四个角上形成用于霍尔测量的接触电极。Al用于沉积源。

通过使用霍尔效应测量系统(可从TOYO公司获得，RESITEST 8300)，对于特定电阻和霍尔效应两者来测量用于霍尔测量的元件，以确定MgIn₂O₄膜的电子载流子(/cm³)的密度。所述结果为5.7×10¹⁷/cm³。

<栅极绝缘层的介电常数的测量>

为了制造用于测量介电常数的元件，Al被沉积在另一玻璃基底上以形成底部电极。然后，以与栅极绝缘层的形成中相同的方式形成La-Ba氧化物绝缘膜。随后，Al被沉积在其上以形成上电极。荫罩板被用来在每个成膜中形成期望的图案以获得具有0.5mm²面积的电容器。测量电容器的电容以计算介电常数。所述介电常数在1kHz频率处为11.8。

<栅极绝缘层的结晶度的测量>

为了对于X-射线衍射执行实验，在与栅极绝缘层的形成中相同的条件下，在另一玻璃基底上形成La-Ba氧化物绝缘膜。随后，La-Ba氧化物绝缘膜经历300℃的加热处理1小时以及200℃的加热处理1小时，以便经历与晶体管的栅极绝缘层相同的加热历史。在图16中呈现通过使用X'Pert-PRO(可从Philips获得)对于X-射线衍射测量所述膜时获得的结果。所使用的X-射线是Cu-Kα射线(波长：1.5405埃)。未展示出衍射峰，因此，发现所述膜是非晶氧化物膜。

<晶体管特性的测量>

通过使用半导体参数分析仪(半导体参数分析仪4156C，从Agilent Technologies获得)对于晶体管性能评估获得的场效应晶体管。通过随源极和漏极之间作为10V的电压(Vds)而从-15V至+15V改变栅极电压(Vg)来测量源极和漏极之间的电流(Ids)，以评估转移特性(Vg-Ids特性)。在图17中呈现所述结果。随后，从+15V至-15V改变Vg以测量Ids。所获得的转移特性与图17重叠并未展示出滞后。图17中还呈现了栅极电流(Ig)的绝对值。发现漏电流是0.1pA或更小的足够低。

基于图17中呈现的转移特性，在饱和区中计算场效应迁移率(μ)。而且，计算Ids的开关比。处于导通状态的Ids为当Vg是15V时获得的值。处于截止状态的Ids是当Vg处于从-15V至-10V的范围内时Ids的平均值。计算亚阈值摆动(SS)(将Ids增加一位数所需的栅极电压的差)，其展示了从截止状态到导通状态的快速上升的程度。在表1中呈现所述结果。

此处，在表格和附图中，“e”和“E”代表10的指数。即，“1e-3”和“1E-3”表示“1.0×10^-3”，“1e-10”以及“1E-10”表示“1.0×10^-10”。

(对照示例1)

除用于形成栅极绝缘层的方法如下文描述被改变之外，以与示例1中相同的方式制造场效应晶体管。

-栅极绝缘层的形成-

通过RF溅射方法，在玻璃基底上形成具有200nm厚度的SiO₂膜，其中栅电极置于所述基底上。所述膜被定义为栅极绝缘层。SiO₂玻璃目标用作溅射目标。在成膜期间将氩气和氧气引入室中。氧气量设置为25.0％。而且，当以与示例1中相同的方式测量介电常数时，SiO₂膜的介电常数为3.9。

<晶体管特性的测量>

以与示例1中相同的方式评估晶体管特性。图18中呈现了对照示例1的转移特性。在表格1中呈现场效应迁移率和开/关比的计算值。此处，假设截止电流的值为当Vg为-15V时获得的Ids，执行所述计算。而且，对照示例1的亚阈值摆动未知，因为未展示出清楚的截止状态并且上升不能被限定在想要的测量范围内(Vg＝从-15V至+15V)。

(对照示例2)

除用于形成栅极绝缘层的方法如下文描述被改变之外，以与示例1中相同的方式制造场效应晶体管。

-栅极绝缘层的形成-

在玻璃基底上形成具有200nm厚度的SiON膜，通过在200℃温度使用SiH₄气体和N₂O气体的等离子体CVD将栅电极置于所述玻璃基底上。该膜被限定为“栅极绝缘层”。当以与示例1相同的方式针对介电常数测量SiON膜时，所述介电常数为7.0。

<晶体管特性的测量>

以与示例1中相同的方式评估晶体管特性。图19中呈现了对照示例2的转移特性。在表格1中呈现场效应迁移率、开/关比的值以及亚阈值摆动的计算值。此处，假设截止电流的值为当Vg为-15V时获得的Ids，执行所述计算。

(对照示例3和对照示例4)

除用于形成有源层的方法如下文所述那样改变之外，以与对照示例1中相同的方式制造场效应晶体管。(对照示例3)

除用于形成有源层的方法如下文描述那样改变之外，以与对照示例2中相同的方式制造场效应晶体管。(对照示例4)

-有源层的形成-

将氩气(Ar)和氧气(O₂)引入室。MgIn₂O₄的烧结体目标被用来以室温(无温度控制)执行DC溅射以形成用作有源层的MgIn₂O₄膜。相对于总量，在成膜期间引入室的气体量中氧气的比例为40.0％。通过金属掩模形成膜来执行图案化。随后，通过使用加热炉，在大气中以300℃执行热处理1小时。当以与示例1相同的方式确定MgIn₂O₄膜的载流子密度时，所述载流子密度为7.51×10¹⁶/cm³。

<晶体管特性的测量>

与示例1中相同的方式评估每一个晶体管属性。图20中呈现对照示例3的转移特性，且图21中呈现对照示例4的转移特性。在表格1中呈现场效应迁移率、开/关比以及亚阈值摆动的计算值。

(对照示例5)

除用于形成栅极绝缘层的方法如下文中所述那样改变之外，以与示例1相同的方式制造场效应晶体管。

-栅极绝缘层的形成-

2-乙基己酸钇甲苯溶液(Y:8wt％)(11mL)的量)和2-乙基己酸钙矿油精溶液(Ca:5wt％)(0.4mL)的量)与甲苯(12mL)混合，以获得用于形成钇-钙氧化物绝缘膜的涂布液。涂布液中Y原子与Ca原子之间的比例(Y:Ca)为10:0.5。

将该涂布液旋涂在其上设置有栅电极的玻璃基底上。使用加热炉在120℃下在大气中将玻璃基底上的涂布液干燥1小时。然后，在氧气环境中以400℃焙烤涂布液3小时，以形成栅极绝缘层。栅极绝缘层的平均厚度是105nm。当以与示例1相同的方式针对介电常数测量所述膜时，介电常数是11.4。在图22中呈现通过以与示例1相同的方式针对X-射线衍射测量所述膜时获得的结果。当2θ为约29度、约34度、约48.5度和约58度(其对应于具有萤石结构的氧化钇(Y2O3)的(2，2，2)、(4，0，0)、(4，4，0)和(6，2，2)衍射峰)时观测到峰。即，发现在该膜中存在多晶氧化钇。

<晶体管特性的测量>

以与示例1相同的方式评估晶体管特性。在图23中呈现转移特性。此外，还在图23中呈现栅极·漏电流的值。在表格1中呈现场效应迁移率、开/关比以及亚阈值摆动的计算值。

表格1

此处，在表格1中，“E”表示10的指数。具体地，“1E+5”表示“100,000”。

在示例1中，有源层具有5.73×10¹⁷/cm³的载流子密度，而La-Ba氧化物绝缘膜(La-Ba膜)被并入到栅极绝缘层。La-Ba膜具有11.8的高介电常数。在这种情况下，所获得的晶体管实现了良好的开关属性，并实现了5.33cm²/Vs的高迁移率。截止电流和栅极漏电流为非常低的0.1pA或更低的值，并且在转移特性中未展示出滞后。因此，据信，该非晶La-Ba膜使得可以形成在绝缘属性方面优秀的顺电性栅极绝缘层。开/关比大于10⁹，就实际应用而言这是足够有利的属性。展示快速上升程度的亚阈值摆动为0.39V/decade的足够小的值。

在对照示例1中，有源层具有与示例1的有源层类似的载流子密度，而SiO₂被并入到栅极绝缘层。关于转移特性，可以确认响应于Vg而改变Ids，但是在从-15V至15V的范围内没有观测到清楚的截止状态。甚至当Ids的最大值和最小值用来获得与开/关比对应的值时，获得的值仅为10⁵位数。因此，由于不清楚的上升，所以不能计算所述亚阈值摆动。

在对照示例2中，有源层具有与示例1的有源层类似的载流子密度，而SiON被并入到栅极绝缘层。转移特性示出了清楚的耗尽-模式操作，其意味着从大的负电压开始上升。虽然发现了截止状态，但是截止电流的值相对高(即，获得的截止电流的单位为pA)。开/关比为10⁷位数，并且与示例1的值相比小了两位数字。获得的亚阈值摆动是1.54V/decade的大值。

在对照示例3中的栅极绝缘层包括SiO₂膜，而在对照示例4中的栅极绝缘层包括SiON膜。就有源层的载流子密度而言，对照示例1与对照示例2不同。通过增加有源层的成膜期间的氧气量，来减低对照示例1的载流子密度。降低载流子密度使上升电压移向正方向。甚至当栅极绝缘层由SiO₂形成时，在对照示例3(图20)中能够发现截止状态。然而，与示例1(图17)相比，就快速上升的程度而言存在明显的不同，并且对照示例3和对照示例4的亚阈值摆动两者均大于1V/decade。因此，不能说对照示例3和对照示例4的晶体管具有足够实际应用的特性。

在对照示例5中，栅极绝缘层包括包含Ca和Y的氧化物膜。绝缘层具有Y氧化物的高百分比，并且从图22中呈现的X-射线衍射结果发现，在膜中存在Y₂O₃的多晶体。在与示例1相同的条件下形成对照示例5的有源层，并且具有与对照示例5相同的载流子密度。关于图23中呈现的转移特性，截止电流的值更高，并且开/关比是与示例1(图17)相比更小的值10⁵位数。在同一附图中呈现的截止电流的值匹配栅极漏电流的值。因此，发现经由栅极绝缘层产生的泄漏增大截止电流。即，栅极绝缘层的Ca-Y氧化物膜不是非晶而是多晶，从而发生归因于晶粒边界的栅极泄漏，导致晶体管特性劣化。

就实际应用而言，取决于各应用，晶体管所需的特性是不同的，但描述特定的特性如下。迁移率通常是1cm²/Vs或更高，更优选地是5cm²/Vs或更高。开/关比为10⁶或更高，更优选地是10⁷或更高，仍更优选地是10⁸或更高。亚阈值摆动为1V/decade或更小，更优选地是0.5V/decade或更小。示例1的晶体管满足上述条件，而对照示例1的晶体管不具足够的特性。

(对照示例6和7，以及示例2到5)

除以以下方式改变用于形成栅极绝缘层的方法以及用于形成有源层的方法之外，以与示例1中相同的方式制作每个场效应晶体管。

-栅极绝缘层的形成-

La(thd)₃以及Mg(thd)2(thd＝2,2,6,6-四甲基-3,5-庚二酮)分别被溶解四乙二醇二甲醚(tetraglyme)和四氢呋喃(THF)中以制备液体原材料。所述液体原材料通过CVD被沉积以形成具有约100nm厚度的La-Mg氧化物绝缘膜。所述La-Mg氧化物绝缘膜被限定为栅极绝缘膜。在所述氧化物绝缘膜中La原子的数量与Mg原子的数量之间的比例(La:Mg)为8:2。当以与示例1中相同的方式针对介电常数测量所述膜时，介电常数为8.1。当以与示例1中相同的方式测量X-射线衍射时，未展示出峰。因此，发现所述膜是非晶的。

-有源层的形成-

硝酸铟((In(NO₃)₃·3H₂O)(35.488g)被称重并溶解于乙二醇一甲醚(100mL)中以获得液体A。

氯化锆(ZrCl₄)(2.330g)被称重并溶解于乙二醇一甲醚(100mL)中以获得液体B。

氯化钨(WCl₆)(3.965g)被称重并溶解于乙二醇一甲醚(100mL)中以获得液体C。

以表格2中呈现的量混合液体A、液体B、液体C、乙二醇一甲醚以及1,2-丙二醇，并在室温搅拌以制备用于形成氧化物半导体膜的、对照示例6和7以及示例2到5的涂布液。

接下来，通过喷墨方法，用于形成氧化物半导体膜的涂布液被涂覆在栅极绝缘层上期望的部分，并在大气中以400℃焙烤1小时。

在对照示例6的条件下，通过在基底上涂覆涂布液并焙烤涂布液来形成InZrO膜。In原子数量和Zr原子的数量之间的比例为100:5。Zr的添加使得可以抑制氧空位的产生。在对照示例7以及示例2到5中，作为母相的In₂Zn₂O₅膜中的In(正三价)部分地经历以W(正六价)的取代掺杂以产生载流子。W浓度被定义为相对于总的In的位置替代的W的百分比。而且，以与示例1中相同的方法，通过霍尔测量针对载流子密度测量这些膜。在表格2中呈现所述结果。随着W浓度的增高，载流子密度增高。因此，发现由于以W的取代掺杂从而有效地产生载流子。

<晶体管特性的测量>

以与示例1相同的方式评估晶体管特性。在图24中呈现对照示例6和7的转移特性，以及在图25中呈现示例2到5的转移特性。在表格3中呈现场效应迁移率、开/关比以及亚阈值摆动的计算值。在各个对照示例6和7以及示例2到5中，转移特性中未展示出滞后。

在各个对照示例6和7以及示例2到5中，所有栅极绝缘层都有具有相同配方的膜，但所有有源层都具有不同的载流子密度。在对照示例6和对照示例7中每一个载流子密度为4.0×10¹⁷/cm³或更少，每一个迁移率为1cm²/Vs或更少，每一个开/关比为10⁷或更少，以及每一个亚阈值摆动为0.5V/decade或更多。从图24的转移特性中可清楚的看出，对照示例6和7的晶体管具有很差的开关行为。同时，在示例2到5中，其中每一个载流子密度为4.0×10¹⁷/cm³或更高、每一个迁移率为1cm²/Vs或更高，每一个开/关比10⁷或更多，以及每一个亚阈值摆动为0.5V/decade或更少。因此，示例2到5的晶体管能达到从截止状态到导通状态(图25)的Ids快速上升的有利开关属性。就改善迁移率而言，发现载流子密度特别优先地为1.0×10¹⁸/cm³或更高。

表格2

表格3

(示例6到11)

除用于形成栅极绝缘层的方法如下文描述被改变之外，以与示例4中相同的方式制造每个场效应晶体管。

-栅极绝缘层的形成-

甲苯、镧2-己酸乙酯甲苯溶液(La的量：7wt％)以及镁2-己酸乙酯甲苯溶液(Mg的量：3wt％)以表格4中呈现的量被混合以获得用于形成栅极绝缘层的涂布液。

所述涂布液在玻璃基底上经受旋涂，并使用加热炉在大气中以120℃来干燥1小时，所述栅电极被置于所述基底上。然后，在氧气氛围中在400℃焙烤所述涂布液3小时以形成由La-Mg氧化物半导体膜形成的栅极绝缘层。在表格4中呈现了在氧化物膜中La原子的数量与Mg原子的数量之间的比例。栅极绝缘层的平均厚度为120nm。以与示例1相同的方式针对介电常数测量膜。在表格4中呈现所述结果。当以与示例1相同的方式测量X-射线衍射时，未展示峰。因此，发现所述膜是非晶的。

<晶体管特性的测量>

以与示例1中相同的方式评估晶体管特性。图26中呈现了示例6到8的转移特性，以及图27中呈现了示例9到11的转移特性。在表格5中呈现场效应迁移率、开/关比，以及亚阈值摆动的计算值。在每个示例中，在转移特性中未展示滞后。

在所有的示例6到11中，就实际应用而言，获得足够有利的属性。如从转移特性的趋势中所见，在改变栅极绝缘层的配方以便降低介电常数的情况下，发现当降低介电常数时，可以确认亚阈值摆动增高的趋势。特别地，当介电常数为7.0或更小时，清楚地发现转移曲线的梯度的升高趋向于平缓(图27)。因此，发现当使用具有4.0×10¹⁷/cm³或更高的载流子密度的氧化物有源层时，栅极绝缘层优选地具有大于7.0的介电常数。

表格4

表格5

(示例12-20)

以和示例相同的方式制造场效应晶体管，除了如下所述地改变用于形成栅极绝缘层的方法和用于形成有源层的方法之外。

-用于形成栅极绝缘层的涂布液的制备-

--示例12--

将乙酰丙酮基镓(0.37mg)溶解于甲苯(10mL)中。向所得的溶液加入2-乙基己酸钡的甲苯溶液(Ba的量：8wt％)(1.7mL)并将其混合，从而获得用于形成钡-镓氧化物绝缘膜的涂布液。所述涂布液中Ga原子和Ba原子之间的比(Ga：Ba)为1：1。

--示例13--

将2-乙基己酸镁的甲苯溶液(Mg的量：3wt％)(2mL)、2-乙基己酸钇的甲苯溶液(Y的量：8wt％)(11mL)和正丁醇钛(0.35mL)混合。然后，为了稀释向所得的混合物加入甲苯(15mL)，从而获得用于形成镁-钛-钇氧化物绝缘膜的涂布液。所述涂布液中Mg原子、Y原子和Ti原子之间的比(Mg：Y：Ti)为2.5：10：1。

--示例14--

在甲苯(20mL)中将二(仲丁醇)乙酰醋酸酯合铝(aluminium di(s-butoxide)acetoacetic ester chelate)(Al的量：8.4wt％)(0.94mL)、2-乙基己酸镁的甲苯溶液(Mg的量：3wt％)(5mL)和2-乙基己酸钇的甲苯溶液(Y的量：8wt％)(11mL)混合，从而获得用于形成镁-铝-钇氧化物绝缘膜的涂布液。所述涂布液中Al原子、Mg原子和Y原子之间的比(Al：Mg：Y)为3：6.25：10。

--示例15--

将新癸酸钡(Ba的量：29wt％)(0.48g)溶解于甲苯(10mL)中。将所得的溶液与2-乙基己酸镧的甲苯溶液(La的量：7wt％)(4mL)和双(2-乙基己酸)锆氧化物的溶剂油溶液(Zr的量：12wt％)(0.76mL)混合，从而获得用于形成钡-锆-镧氧化物绝缘膜的涂布液。所述涂布液中Ba原子、La原子和Zr原子之间的比(Ba：La：Zr)为1：2：1。

--示例16--

新癸酸锶(Sr的量：20wt％)(0.43g)溶解于甲苯(10mL)中。将所得的溶液与2-乙基己酸镧的甲苯溶液(La的量：7wt％)(4mL)和2-乙基己酸铌(IV)的2-乙基己酸溶液(Nb的量：11wt％)(0.83mL)混合，从而获得用于形成锶-铌-镧氧化物绝缘膜的涂布液。所述涂布液中Sr原子、La原子和Nb原子之间的比(Sr：La：Nb)为1：2：1。

--示例17--

将2-乙基己酸镁的甲苯溶液(Mg的量：3wt％)(2mL)、2-乙基己酸镧的甲苯溶液(La的量：7wt％)(20mL)和乙醇钽(纯度：99.98％)(1mL)混合。为了稀释向所得的溶液加入甲苯(25mL)，从而获得用于形成镁-钽-镧氧化物绝缘膜的涂布液。所述涂布液中Mg原子、La原子和Ta原子之间的比(Mg：La：Ta)为2.5：10：4。

--示例18--

将硝酸镁的六水合物(0.77g)、硝酸镧的六水合物(4.3g)和二氯氧化铪(IV)的八水合物(0.82g)溶解于1,2-乙二醇(15mL)中，从而获得用于形成镁-铪-镧氧化物绝缘膜的涂布液。所述涂布液中Mg原子、La原子和Hf原子之间的比(Mg：La：Hf)为3：10：2。

--示例19--

将硝酸钪的五水合物(0.32g)和氯化锶的六水合物(0.27g)溶解于丙二醇(10mL)中，从而获得用于形成钪-锶氧化物绝缘膜的涂布液。所述涂布液中Sc原子和Sr原子之间的比(Sc：Sr)为1：1。

--示例20--

将2-乙基己酸镧的甲苯溶液(La的量：7wt％)(20mL)和2-乙基己酸钙的溶剂油溶液(Ca的量：5wt％)(0.8mL)混合。为了稀释向所得的溶液加入甲苯(12mL)，从而获得用于形成镧-钙氧化物绝缘膜的涂布液。所述涂布液中La原子和Ca原子之间的比(La：Ca)为10：1。

-栅极绝缘层的形成-

所述涂布液在玻璃基底上经受旋涂，并使用加热炉在大气中以120℃干燥1小时，所述栅电极被置于所述基底上。然后，在氧气氛围中在400℃焙烤所述涂布液3小时以形成栅极绝缘层。栅极绝缘层的平均厚度为120nm。以与示例1相同的方式针对介电常数测量所述膜。在表格6中呈现所述结果。当以与示例1相同的方式测量X-射线衍射时，未展示峰。因此，发现所述膜是非晶的。

-有源层的形成-

硝酸铟((In(NO₃)₃·3H₂O)(35.488g)被称重并溶解于乙二醇一甲醚(100mL)中以获得液体A。

硝酸锌(Zn(NO₃)₂·6H₂O)(29.749g)被称重并溶解于乙二醇一甲醚(100mL)中以获得液体B。

钼(VI)二氧化双(乙酰丙酮)(1.631g)被称重并溶解于乙二醇一甲醚(500mL)中以获得液体C。

在室温混合并搅拌液体A(99.8mL)、液体B(100mL)、液体C(20mL)、乙二醇一甲醚(180.2mL)以及1,2-丙二醇(400mL)以制备用于形成氧化物半导体膜的涂布液。

接下来，利用喷墨方法，用于形成氧化物半导体膜的涂布液被涂覆在栅极绝缘层上期望的部分，并在大气中在400℃焙烤1小时以形成有源层。在获得的有源层中除氧外的元素(即，In原子、Zn原子以及Mo原子)之间的比例为In:Zn:Mo＝99.8:100:0.2。作为母相的In₂Zn₂O₅中的In(正三价)经历以0.2at％浓度的Mo(正六价)取代掺杂，导致载流子的产生。

当以与示例1中相同的方式通过霍尔测量针对载流子密度测量所述氧化物半导体膜时，所述载流子密度为1.21×10¹⁸/cm³。

<晶体管特性的测量>

以与示例1中相同的方式评估晶体管特性。在表格6中呈现场效应迁移率、开/关比以及亚阈值摆动的计算值。在每个示例中，所述转移特性为展示出滞后。

在示例12到20中的每个晶体管能够达到高迁移率、高开/关比以及低亚阈值摆动。因此，就实际应用而言，每个晶体管达到足够优秀的属性。

表格6

本公开的方面，例如，如下。

<1>场效应晶体管包括：

栅电极，配置来施加栅极电压；

源电极和漏电极，被配置为将电流送出；

有源层，被置于邻近所述源电极和所述漏电极，并由氧化物半导体形成；以及

栅极绝缘层，被置于所述栅电极与所述有源层之间，

其中，所述栅极绝缘层包含顺电性非晶氧化物，所述顺电性非晶氧化物包含作为碱土金属的A族元素以及作为从由Ga、Sc、Y，以及镧系元素组成的所述族中选择的至少一个的B族元素，以及

其中，所述有源层具有4.0×10¹⁷/cm³或更高的载流子密度。

<2>根据<1>所述的场效应晶体管，

其中，所述栅极绝缘层进一步含有C族元素，所述C族元素是从由Al、Ti、Zr、Hf、Nb以及Ta组成的所述族中选择的至少一个。

<3>根据<1>或<2>所述的场效应晶体管，

其中，所述栅极绝缘层具有大于7.0的介电常数。

<4>根据<1>到<3>所述的场效应晶体管，

其中，所述有源层包含n型氧化物半导体，所述n型氧化物半导体包含从由In、Zn、Sn以及Ti组成的所述族中选择的至少一个。

<5>根据<4>所述的场效应晶体管，

其中，假设所述掺杂物从所述金属离子中排除，所述n型氧化物半导体经历从由二价阳离子、三价阳离子、四价阳离子、五价阳离子、六价阳离子、七价阳离子以及八价阳离子组成的所述族中选择的至少一个掺杂物的替位掺杂，并且其中，所述掺杂物的原子价大于构成所述n型氧化物半导体的金属离子的原子价。

<6>根据<1>到<5>所述的场效应晶体管，

其中，所述有源层具有1.0×10¹⁸/cm³或更高的载流子密度。

<7>显示元件包括：

光控制元件，被配置为根据驱动信号控制光输出；以及

驱动电路，包含根据权利要求1所述的场效应晶体管，并被配置为驱动所述光控制元件。

<8>图像显示装置，其被配置为显示与图像数据相对应的图像，所述图像显示装置包括：

多个以矩阵形式布置的显示元件，所述多个显示元件的每一个为根据权利要求7所述的显示元件；

多个有线线路，被配置为单独地施加栅极电压和信号电压到所述多个显示元件中的所述场效应晶体管；以及

显示控制装置，被配置为与所述图像数据相对应地、经由所述多个有线线路控制所述场效应晶体管的所述栅极电压和所述信号电压。

<9>一种系统包括：

根据<8>所述的图像显示装置；以及

被配置为基于要被显示的图像信息来产生图像数据，并将所述图像数据输出到所述图像显示装置的图像数据产生装置。

Claims (9)

1.一种场效应晶体管，包括：

栅电极；

源电极和漏电极；

有源层，被置于邻近所述源电极和所述漏电极，并由氧化物半导体形成；以及

栅极绝缘层，被置于所述栅电极与所述有源层之间，

其中，所述栅极绝缘层包含氧化物，所述氧化物包含作为碱土金属的A族元素以及作为从由Ga、Sc、Y，以及镧系元素组成的族中选择的至少一个的B族元素，以及

其中，所述有源层具有4.0×10¹⁷/cm³或更高的载流子密度；以及

其中，所述栅极绝缘层的介电常数大于8.0且取决于A族元素的原子总数NA与B族元素的原子总数NB之间的比例，所述比例满足以下：

NA:NB＝(3至50)at％:(50至97)at％；

NA+NB＝100at％。

2.根据权利要求1所述的场效应晶体管，

其中，所述栅极绝缘层进一步含有C族元素，所述C族元素是从由Al、Ti、Zr、Hf、Nb以及Ta组成的族中选择的至少一个。

3.根据权利要求1所述的场效应晶体管，

其中，所述栅极绝缘层具有大于7.0的介电常数。

4.根据权利要求1到3中任意一项所述的场效应晶体管，

其中，所述有源层包含n型氧化物半导体，所述n型氧化物半导体包含从由In、Zn、Sn以及Ti组成的族中选择的至少一个。

5.根据权利要求4所述的场效应晶体管，

其中，所述n型氧化物半导体经历与从由二价阳离子、三价阳离子、四价阳离子、五价阳离子、六价阳离子、七价阳离子以及八价阳离子组成的族中选择的至少一个掺杂物的取代掺杂，并且

其中，所述掺杂物从构成所述n型氧化物半导体的金属离子中排除，所述掺杂物的原子价大于所述金属离子的原子价。

6.根据权利要求1所述的场效应晶体管，

其中，所述有源层具有1.0×10¹⁸/cm³或更高的载流子密度。

7.一种显示元件，包括：

光控制元件，被配置为根据驱动信号控制光输出；以及

驱动电路，包含根据权利要求1所述的场效应晶体管，并被配置为驱动所述光控制元件。

8.一种图像显示装置，其被配置为显示与图像数据相对应的图像，所述图像显示装置包括：

多个以矩阵形式布置的显示元件，所述多个显示元件的每一个为根据权利要求7所述的显示元件；

多个有线线路，被配置为单独地施加栅极电压和信号电压到所述多个显示元件中的所述场效应晶体管；以及

显示控制装置，被配置为与所述图像数据相对应地、经由所述多个有线线路控制所述场效应晶体管的所述栅极电压和所述信号电压。

9.一种系统，包括：

根据权利要求8所述的图像显示装置；以及

图像数据产生装置，被配置为基于要被显示的图像信息来产生图像数据，并将所述图像数据输出到所述图像显示装置。

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