TiZnSnO非晶氧化物半导体薄膜制备及应用研究

摘要

电子产品的迅速更新换代对平板显示提出了大尺寸、高分辨、可弯曲等技术发展要求，非晶氧化物薄膜晶体管(TFT)平板显示技术在这方面显示巨大的应用潜力。非晶InGaZnO(a-IGZO)作为一个经典体系被广泛研究并且已被用于产业化生产，但是In、Ga元素为稀有金属元素，储量少、价格高。ZnSnO(ZTO)作为a-IGZO的替代体系表现出优异的电学性能，但存在漏电流较大、稳定性较差等问题。本文掺入Ti作为稳定剂制备TiZnSnO(TZTO)薄膜，研究Ti含量对薄膜性质及器件性能的影响规律，主要包括如下内容:
　　1.采用射频磁控溅射方法室温条件下制备不同Ti含量的TZTO非晶氧化物半导体薄膜，结果显示Ti含量的不断增大对薄膜的非晶结构、光学性能影响不大，而薄膜中氧空位浓度先降低后升高，表明Ti可以起到载流子抑制剂的作用，但同时要考虑薄膜质量对载流子浓度的影响。
　　2.将TZTO薄膜作为有源层制备TFT器件，结果显示Ti含量的变化会对器件电学性能产生规律性影响。TZTO(0.02)-TFT器件综合电学性能最优，开关电流比为5.75×106，载流子饱和迁移率μsat为1.63cm2V-1s-，亚阈值摆幅SS值为1.07V/decade。同时，Ti的掺入可以作为稳定剂改善器件的栅极偏压稳定性。
　　3.采用射频磁控溅射方法制备TZTO/Si异质结，使用XPS成功测定并得到异质结能带结构图。

目录

声明

摘要

第一章 引言

第二章 文献综述

2．1 非晶氧化物半导体材料

2．1．1 非晶氧化物半导体材料基础

2．1．2 非晶氧化骑半导体材料研究进展

2．2 非晶氧化物薄膜晶体管原理及性能

2．2．1 薄膜晶体管结构

2．2．2 薄膜晶体譬原理

2．2．3 薄膜晶体蕾性能参数

2．2．4 薄膜晶体管的稳定性

2．3 非晶氧化物半导体异质结测定

2．4 本文选题依据和研究内容

第三章 实验方法及原理

3．1 磁控溅射镀膜技术

3．1．1 磁控溅射原理

3．1．2 磁控溅射设备

3．2 实验过程

3．2．1 靶材制备

3．2．2 衬底清洗

3．2．3 溅射镀膜

3．3 性能表征分析

第四章 非晶TiZnSnO薄膜生长及其性能研究

4．1 Ti含量对TZTO薄膜沉积质量的影响

4．2 Ti含量对TZTO薄膜物相结构的影响

4．3 不同Ti含量TZTO薄膜中的元素分布

4．4 Ti含量对TZTO薄膜中缺陷浓度的影响

4．5 Ti含量对TZTO薄膜光学特性的影响

4．6 本章小结

第五章 TiZnSnO薄膜晶体管制备及其性能研究

5．1 TZTO-TFT器件结构及制畚

5．1．1 SiO2／Si村底TFT器件结构及制备

5．1．2 玻璃村底TFT器件结构及制备

5．2 SiO2／Si村底TZTO-TFT器件性能测试

5．2．1 TZTO-TICT器件电学性能

5．2．2 沟道尺寸对TZTO-TFT电学性能的影响

5．2．3 Ti含量对TZTO-TFT电学性能的影响

5．2．4 Ti含量对TZTO-TFT器件稳定性的影响

5．3 玻璃衬底TZTO-TFT器件性能测试

5．4 本章小结

第六章 TiZnSnO／Si异质结能带结构研究

6．1 TZTO／Si异质结制备

6．2 TZTO／Si异质结带阶测定

6．3 本章小结

第七章 结论

7．1 全文总结

7．2 论文创新点

7．3 研究展望

参考文献

致谢

个人简历

攻读学位期间发表的学术论文与取得的其它研究成果