金屬氧化物薄膜的低溫溶液法制備及其在薄膜晶體管中的應(yīng)用.pdf

1、在過(guò)去的是十幾年里，以金屬氧化物半導(dǎo)體為基的薄膜晶體管憑借其優(yōu)異的電學(xué)性質(zhì)、大面積制備的均勻性以及良好的光學(xué)透過(guò)率已經(jīng)成為平板顯示器的核心器件。目前，一些利用氧化物薄膜晶體管驅(qū)動(dòng)的顯示器原型設(shè)備已經(jīng)出現(xiàn)。隨著市場(chǎng)急需的成本效益及大面積電子器件集成要求，溶液法制備工藝憑借其簡(jiǎn)單、低成本、大面積均勻性和可空氣環(huán)境加工等優(yōu)點(diǎn)成為了有力的競(jìng)爭(zhēng)者。該論文將集中研究并討論利用溶液法制備金屬氧化物半導(dǎo)體/絕緣體及其在薄膜晶體管（Thin-film t

2、ransistor, TFT）中的應(yīng)用等問(wèn)題。主要的研究?jī)?nèi)容分為以下三部分：
　　第一章：我們利用溶膠凝膠技術(shù)制備了具有高介電常數(shù)（高k）的ZrO2介電薄膜材料。利用紫外光（UV）化學(xué)處理在低溫下（<150 oC）分解前驅(qū)體薄膜中的雜質(zhì)，實(shí)現(xiàn)具有低漏電流、高電容密度的高k薄膜?；赯rO2作為柵絕緣層，我們研究了不同退火溫度對(duì) In2O3 TFT器件電學(xué)性質(zhì)的影響。結(jié)果表明優(yōu)化的 In2O3/ZrO2 TFT在極低的操作電壓（1.

3、5 V）下表現(xiàn)高的場(chǎng)效應(yīng)遷移率和大的電流開(kāi)關(guān)比。這對(duì)低功耗、便攜式、可利用電池驅(qū)動(dòng)的設(shè)備研發(fā)具有重要科學(xué)意義。
　　第二章：研究了利用水溶膠技術(shù)制備低壓、高性能TFT器件。采用金屬硝酸鹽和去離子水制備水溶膠前驅(qū)體溶液。相比于傳統(tǒng)有機(jī)系溶液配制方法，水溶膠技術(shù)具有低溫、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。我們利用該方法制備了 InZnO半導(dǎo)體和Y2O3高k介電薄膜。研究了不同退火溫度及退火時(shí)間對(duì)器件電學(xué)性質(zhì)的影響。結(jié)果表明采用水溶膠制備的TFT器件在低溫下

4、通過(guò)延長(zhǎng)退火時(shí)間可以實(shí)現(xiàn)高溫退火的電學(xué)性質(zhì)。
　　第三章：研究了利用溶液法制備p型金屬氧化物TFT的電學(xué)性能。通過(guò)調(diào)研文獻(xiàn)我們發(fā)現(xiàn)目前金屬氧化物半導(dǎo)體的研究都集中于n型材料，這對(duì)于p-n結(jié)和互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體（CMOS）電路的研發(fā)極為不利。利用醋酸鎳，乙醇胺和無(wú)水乙醇作為前驅(qū)體，我們研究了不同退火溫度對(duì)NiO薄膜理化性質(zhì)的影響。在250 oC退火溫度下，我們制備了具有良好表面形貌、透明非晶的p型NiO半導(dǎo)體薄膜。在該條件下制備得