銦鎵鋅氧薄膜的制備、物性及相關(guān)器件研究.pdf

1、薄膜晶體管(Thin Film Transistor，TFT)是由金屬電極層，半導(dǎo)體有源層和柵介質(zhì)絕緣層組成的場效應(yīng)器件，它是有源有機發(fā)光二極管(Active Matrix OrganicLight Emitting Diode，AMOLED)和液晶顯示器(Liquid Crystal Display，LCD)等驅(qū)動電路的核心部件。非晶硅薄膜晶體管載流子遷移率低;多晶硅薄膜晶體管制造工藝復(fù)雜，成本高，存在晶界，均一性差，難以大面積生產(chǎn);

2、有機薄膜晶體管制備簡單，但在載流子遷移率、穩(wěn)定性方面都不能達到有源有機發(fā)光二極管和大尺寸液晶顯示器快速發(fā)展的要求。近年來，以透明非晶氧化物半導(dǎo)體為有源層的薄膜晶體管(TAOS-TFT)因與傳統(tǒng)的非晶硅薄膜晶體管相比具有諸多優(yōu)勢，例如:制備工藝簡單，低的制備溫度（室溫下即可制備），高的載流子遷移率(大于10cm2/Vs)，高的可見光透明度，較強穩(wěn)定性，大面積制備均一性等而備受關(guān)注，有望成為下一代顯示技術(shù)的核心驅(qū)動原件。其中，銦鎵鋅氧(IG

3、ZO)薄膜晶體管是其中的顯著代表。因此，對銦鎵鋅氧化物薄膜晶體管的研究工作具有重要意義。有源層的成膜質(zhì)量和厚度等因素直接影響薄膜晶體管的性能，在薄膜的沉積過程中的沉積條件對薄膜的質(zhì)量有重要影響，沉積方法、基底溫度和氧氬分壓比等都可以直接影響薄膜的質(zhì)量;要得到質(zhì)量高的銦鎵鋅氧薄膜晶體管，選擇合適的柵介質(zhì)材料至關(guān)重要。柵介質(zhì)材料要求低的陷阱態(tài)密度，要能減小薄膜晶體管的開啟電壓。同時，電介質(zhì)／銦鎵鋅氧異質(zhì)結(jié)的價帶偏移和導(dǎo)帶偏移是選擇合適的柵介

4、質(zhì)材料的重要依據(jù)。因此，在本論文中我們從以下三個方面研究銦鎵鋅氧薄膜和器件:
　　(1)用射頻磁控濺射制備銦鎵鋅氧薄膜，系統(tǒng)研究不同氧氬分壓比和沉積時的襯底溫度對銦鎵鋅氧薄膜的結(jié)構(gòu)、形貌、光學(xué)性質(zhì)及電學(xué)性質(zhì)的影響。研究結(jié)果表明:改變氧氬分壓比可以調(diào)節(jié)薄膜的帶隙，增加沉積溫度可以有效改善薄膜的質(zhì)量，降低薄膜的電阻率。
　　(2)用射頻磁控濺射制備HfTiO/IGZO和IGZO(N)/Si異質(zhì)結(jié)，研究HfTiO/IGZO和IGZ

5、O(N)/Si異質(zhì)結(jié)的導(dǎo)帶偏移和價帶偏移，有效獲取了HfTiO/IGZO和IGZO(N)/Si異質(zhì)結(jié)的能帶偏移，為理解基于IGZO的相關(guān)器件的電子傳輸機制研究提供了實驗基礎(chǔ)。
　　(3)用射頻磁控濺射制備Al/HfOxNy/IGZO/Si/Al MOS和Al/IGZO/SiO2/Si/Al TFT器件，研究不同氮摻雜濃度對Al/HfOxNy/IGZO/Si/Al MOS器件的電學(xué)性能的影響，結(jié)果顯示N摻雜HfO2薄膜可以提高薄膜的