旋涂法制备的PMMA薄膜的电学特性和光学特性的研究

摘要

随着微电子技术的高速发展，各个领域的微电子器件对材料的性能要求也不断提高，有机薄膜晶体管(OTFT)作为一种新兴的微电子器件，以其低廉的成本和良好的性能拥有巨大的市场价值。对于OTFT，影响器件性能的不仅是半导体材料，作为介质层的绝缘材料的作用也是非常重要的。与无机绝缘材料相比，低生产成本而且更适合柔性衬底的有机绝缘材料更适用于新一代平板显示中。聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)就是能够应用于OTFT生产的绝缘透明薄膜材料之一。
　　本文基于金属-氧化层-半导体(MOS)结构基本特性来研究PMMA薄膜的电学特性，采用旋涂的方法分别在N型硅和ITO玻璃衬底上制备一层聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，分别制备成金属-绝缘层-半导体结构(MIS)和金属-绝缘层-导电薄膜结构(MIM)。通过X射线衍射谱验证了PMMA的无定型非晶本质;由金相显微镜观察PMMA薄膜表面形貌，发现热退火会对其有一定的影响;分别对两种结构进行了电容-电压(C-V)测试和电流-电压(I-V)测试，研究PMMA薄膜的介电特性和击穿场强，得到与二氧化硅接近的相对介电常数(3.99);随着C-V测量频率由5KHz升到2MHz，PMMA相对介电常数在不断减小;由于衬底表面质量的不同，基于MIS结构测得击穿场强为3.2MV/cm，而由MIM结构得到的为5.8 MV/cm。由紫外可见吸收光谱仪得到PMMA/ITO玻璃结构的透射率可到80％以上，PMMA薄膜对350nm-500nm范围的光具有增透作用。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 简述绝缘材料在微电子领域的应用和研究

1．2 PMMA材料概述

1．2．1 物理性能

1．2．2 光学性能

1．2．3 化学性能

1．2．4 应用

1．3 PMMA薄膜在电学和光学方面的研究

1．3．1 PMMA电学特性方面的研究

1．3．2 PMMA作为光学薄膜的研究

1．4 本论文的主要工作及安排

2 MOS(MIS)结构及其电容-电压(C-V)特性

2．1 MOS(MIS)结构概述

2．2 表面电场效应和理想MOS电容

2．3 实际Si-SiO2系统的性质

2．4 非理想条件下的MOS电容

本章小结

3 测试方法

3．1 X射线衍射谱(XRD)

3．2 薄膜厚度的测量

3．3 电容-电压测试

3．4 固态介质薄膜的电击穿场强

3．5 透射-吸收光谱

本章小结

4 实验方法

4．1 器件的制备

4．1．1 聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)溶液配制

4．1．2 清洗

4．1．3 硅片的背电极制作

4．1．4 PMMA薄膜制备

4．2 测试分析部分

4．2．1 XRD分析

4．2．2 金相显微镜下的PMMA薄膜形貌

4．2．3 PMMA薄膜的介电特性

4．2．4 PMMA／ITO玻璃结构的光学特性

本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢