InGaZno-TFT和InTiZno-TFT的制備及其性能研究.pdf

1、薄膜晶體管(Thin film transistors，TFT)是一種絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)晶體管。近年來(lái)，對(duì)氧化物TFT的研究異軍突起并取得了很大的進(jìn)展，這主要是因?yàn)檠趸颰FT具有較高的載流子遷移率、較好的均勻性和較高的穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)推動(dòng)有源矩陣的液晶顯示器(Liquid crystal display, LCD)和發(fā)光二極管(light-emitting diode，LED)等的發(fā)展具有重要作用，因此，開展對(duì)氧化物TFT的研究具有重要意

2、義。
　　 首先，本論文采用脈沖激光沉積設(shè)備制備了InGaZnO薄膜并研究了其性能隨氧氣壓強(qiáng)、靶材元素的比例和氧氣流量的變化。研究發(fā)現(xiàn):在低氧氣壓強(qiáng)下制備的InGaZnO薄膜中，氧空位在InGaZnO薄膜中起散射作用，對(duì)薄膜的電學(xué)性能和光學(xué)性能影響較大;不同Zn濃度的薄膜均為非晶的，當(dāng)元素比例為1:1:1時(shí)，薄膜具有最低的粗糙度和最小的顆粒尺寸。薄膜的載流子濃度和電阻率隨Zn濃度的增大而減小，薄膜的載流子遷移率隨Zn濃度的增大而

3、增大;薄膜的表面形貌和電學(xué)性質(zhì)隨氧氣流量變化明顯。當(dāng)氧氣流量為29.8 SCCM時(shí)，薄膜具有最佳的表面形貌和電學(xué)性質(zhì)。
　　 其次，為了更好的研究TFT，我們研究了通過(guò)熱氧氧化方法生長(zhǎng)了SiO2絕緣層。研究結(jié)果表明，1000℃生長(zhǎng)1h的SiO2具有非常光滑的表面，且表現(xiàn)出了較好的介電性能和較低的漏電流，其完全符合制作TFT器件絕緣層的條件。
　　 然后，在研究InGaZnO薄膜的基礎(chǔ)上，成功制備了以SiO2為絕緣層的In

4、GaZnO-TFT。分別研究了退火、時(shí)間、氧氣壓強(qiáng)、Zn濃度和氧氣流量對(duì)器件性能的影響。研究發(fā)現(xiàn):退火提高了器件的各個(gè)電學(xué)性能參數(shù);器件的開關(guān)比和場(chǎng)效應(yīng)遷移率隨時(shí)間先增大后減小，器件的閾值電壓和亞閾值擺幅隨著時(shí)間的延長(zhǎng)一直在增大;不同Zn濃度下的InGaZnO-TFT電學(xué)性能相差較大，其中元素比例1∶1∶0.5和1∶1∶1的InGaZnO薄膜具有最佳的電學(xué)性能;氧氣壓強(qiáng)對(duì)InGaZnO-TFT的電學(xué)性能影響較大，器件的開關(guān)比和場(chǎng)效應(yīng)遷移

5、率均隨氧氣壓強(qiáng)的增大先增大后減小，其中最佳的氧氣壓強(qiáng)為25 mTorr;器件的電學(xué)性能隨氧氣流量的增大先變好后變差，當(dāng)氧氣流量為9.8 sccm時(shí)，TFT具有最好的電學(xué)性能，其開關(guān)比為1010。此器件的開關(guān)比優(yōu)于大多數(shù)國(guó)內(nèi)外研究TFT器件的開關(guān)比。
　　 最后，在InGaZnO-TFT研究的基礎(chǔ)上，我們研究了以InTiZnO為有源層的TFT器件。分別研究了溝道層厚度、氧氣壓強(qiáng)和激光退火對(duì)器件的影響。研究發(fā)現(xiàn):最佳的溝道層厚度為1