高性能MgZnO基薄膜晶体管的研制

摘要

高质量、优性能平板显示的核心器件为薄膜晶体管(Thin film transistor，TFT)阵列。现如今随着人们对高分辨率、大尺寸显示及3D显示追逐日益强烈，传统的硅基晶体管已经远远无法满足下一代显示的要求。近些年来，ZnO基TFTs由于高迁移率、高透过率、高开口率等优势成为新型显示技术的理想替代品，但是ZnO中由于本征缺陷的存在，使其载流子浓度较高，影响器件性能。为了解决这一难题，广大科研工作者尝试将金属离子合金到ZnO中，利用金属离子特性抑制氧空位等本征缺陷来实现对载流子浓度的调控，MgZnO就是其中一种方案，然而国际上报道的MgZnO TFTs性能并不理想。基于此，本文以研制高性能MgZnO基TFT为目标，从TFT基本原理出发，围绕不同有源层材料，结合现有实验条件，进行了以下主要研究工作:
　　(1)利用磁控溅射制备MgZnO∶N TFTs并研究了有源层厚度对其性能的影响，结果表明有源层厚度在10nm处，器件性能最佳:迁移率为3.4cm2/Vs，开关比为1.2×106，阈值电压为36.1V。
　　(2)研究了退火温度对MgZnO∶N TFTs性能的影响，结果表明退火温度在300℃时，器件性能最佳:迁移率为4.6cm2/V s，开关比为2.2×106，阈值电压32.5V。
　　(3)利用磁控溅射制备MgZnO∶Li TFTs并研究了溅射氩氧比对其性能的影响，结果表明当溅射氩氧比为30/3时，器件性能最佳:迁移率为12.9cm2/Vs，开关比为2.5×107，阈值电压-15.1V。
　　(4)利用磁控溅射在室温下制备双层InZnO∶Li/MgZnO∶Li TFTs并研究了双层厚度对InZnO∶Li/MgZnO∶Li TFTs性能的影响，结果表明当InZnO∶Li层为7nm、MgZnO∶Li层为14nm时，器件性能最佳:迁移率为25.2cm2/Vs，开关比为1.5×107，阈值电压5.7V。

目录

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致谢

摘要

第一章绪论

1．1 薄膜晶体管的应用

1．1．1 TFT-LCD

1．1．2 TFT-OLED

1．1．3 TFT-EPD

1．2薄膜晶体管的研究状况

1．2．1 薄膜晶体管的结构

1．2．2薄膜晶体管的基本原理

1．2．3薄膜晶体管的性能表征

1．3常见的薄膜晶体管

1．4 MgZnO基薄膜晶体管的研究进展

1．5论文创新点及研究内容

第二章MgZnO∶N TFT的研制

2．1 引言

2．2 MgZnO∶N TFT的制备

2．3结果与分析

2．3．1 有源层厚度对MgZnO∶N TFT性能的影响

2．3．2退火温度对MgZnO∶N TFT性能的影响

2．4本章小结

第三章MgZnO∶Li TFT的研制

3．1引言

3．2 MgZnO∶Li TFT的制备

3．3结果与分析

3．3．1 溅射氩氧比对MgZnO∶Li TFT性能的影响

3．4本章小结

第四章室温双层InZnO∶Li/MgZnO∶Li TFT的研制

4．1 引言

4．2双层InZnO∶Li/MgZnO∶Li TFT的制备

4．3结果与分析

4．3．1 室温单层InZnO∶Li TFT和MgZnO∶Li TFT电学特性

4．3．2室温双层InZnO∶Li/MgZnO∶Li TFT电学特性

4．4本章小结

5．1 全文总结

5．2展望

参考文献

作者简历

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