ZnO基薄膜晶体管与非晶透明导电薄膜的研究

摘要

氧化锌(ZnO)由于高迁移率和低温工艺是一种理想的薄膜晶体管(TFTs)沟道层材料。同时，ZnO也非常容易掺杂用于透明电极，且将其它氧化物与ZnO化合不仅可以调节禁带宽度和功函数等参数，还可以得到多成分的非晶透明导电氧化物(TCOs)。本文主要的研究工作:一、制备ZnO-TFTs并研究其紫外光响应特性;二、如何获得性能优异的ZnO基非晶TCOs。
　　1、采用磁控溅射沉积的ZnO-TFTs具有好的紫外响应特性。对于输出特性曲线，365 nm和254 nm紫外光照射下饱和电流分别为黑暗条件下饱和电流的3倍和6倍。紫外光照移除后，栅极偏压的作用使得开态电流衰减比关态电流慢许多。
　　2、采用脉冲激光沉积制备非晶InAlZnO透明导电薄膜，通过优化沉积参数和化学成分，或引入金属Cu层来提高InAlZnO薄膜的综合性能。
　　(1)随着衬底温度的升高，薄膜电阻率先急剧下降，到300℃以上时下降速度变缓。随着氧分压的增大，薄膜载流子浓度减小，最合适的氧分压为0.01 Pa。随沉积时间的增加，薄膜电学性能变好，但当薄膜太厚时，光学性能显着下降。
　　(2)随着Al含量的增加，薄膜的载流子浓度和迁移率同步下降。当掺杂Al6.4 at.％时，虽然薄膜电学性能稍微变差，但是能使其结晶度得到有效降低，薄膜更加平整。
　　(3)无论Cu/InAlZnO还是InAlZnO/C u/InAlZnO，相对于单层InAlZnO薄膜电阻率都明显下降。但Cu层的增厚会导致可见光透过率的显着降低，不利于薄膜的综合性能的提高。

目录

声明

摘要

第一章 文献综述

1．1 引言

1．2 ZnO的基本性质

1．2．1 ZnO的晶体结构

1．2．2 ZnO的物理性质

1．2．3 ZnO的光电性能

1．3 ZnO基透明导电薄膜

1．3．1 透明导电薄膜的发展与现状

1．3．2 透明导电薄膜的光电特性

1．3．3 透明导电薄膜的制备技术

1．3．4 ZnO基透明导电薄膜研究意义

1．4 ZnO薄膜晶体管

1．4．1 薄膜晶体管的发展历史及现状

1．4．2 薄膜晶体管沟道材料的分类及优缺点

1．4．3 ZnO薄膜晶体管研究意义

第二章 实验原理及过程

2．1 脉冲激光沉积(PLD)工艺

2．1．1 脉冲激光沉积原理

2．1．2 PLD实验设备简介

2．1．3 脉冲激光沉积的特点

2．1．4 脉冲激光沉积薄膜步骤

2．2 磁控溅射(MS)工艺

2．2．1 磁控溅射技术原理

2．2．2 磁控溅射设备简介

2．2．3 溅射技术镀膜特点

2．3 实验过程

2．4 表征方法

2．4．1 X射线衍射(XRD)

2．4．2 扫描电子显徽镜(SEM)

2．4．3 原子力显微镜(AFM)

2．4．4 X射线光电子能谱(XPS)

2．4．5 紫外光电子能谱(UPS)

2．4．6 Hall测试

2．4．7 紫外-可见光(UV-VIS)光谱测试

第三章 高阻ZnO多晶薄膜与其晶体管的研究

3．1 引言

3．2 TFT的工作原理

3．3 ZnO-TFTs的制备

3．4 ZnO-TFTs的性能研究

3．4．1 ZnO薄膜的特性

3．4．2 ZnO-TFTs的紫外光响应

3．5 结果分析

3．6 本章小结

第四章 低阻InAlZnO非晶透明导电薄膜的研究

4．1 引言

4．2 温度对透明导电薄膜的影响

4．2．1 表面形貌

4．2．2 电学性能分析

4．2．3 光学性能分析

4．3 氧分压对透明导电薄膜的影响

4．3．1 电学性能分析

4．3．2 光学性能分析

4．4 薄膜厚度对透明导电薄膜的影响

4．4．1 电学性能分析

4．4．2 光学性能分析

4．5 不同Al含量对透明导电薄膜的影响

4．5．1 成分分析

4．5．2 晶体结构分析

4．5．3 表面形貌分析

4．5．4 电学性能

4．5．5 光学性能

4．5．6 结果分析

4．6 本章小结

第五章 多层InAlZnO透明导电薄膜的研究

5．1 引言

5．2 Cu／InAlZnO双层透明导电薄膜

5．2．1 电学性能分析

5．2．2 Cu／InAlZnO薄膜的光学性能分析

5．3 InAlZnO／Cu／InAlZnO三层透明导电薄膜

5．3．1 InAlZnO／Cu／InAlZnO薄膜的电学性能分析

5．3．2 薄膜的光学性能分析

5．4 本章小结

第六章 结论

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