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1、薄膜晶體管(Thin Film Transistor,TFT)是由金屬電極層,半導(dǎo)體有源層和柵介質(zhì)絕緣層組成的場(chǎng)效應(yīng)器件,它是有源有機(jī)發(fā)光二極管(Active Matrix OrganicLight Emitting Diode,AMOLED)和液晶顯示器(Liquid Crystal Display,LCD)等驅(qū)動(dòng)電路的核心部件。非晶硅薄膜晶體管載流子遷移率低;多晶硅薄膜晶體管制造工藝復(fù)雜,成本高,存在晶界,均一性差,難以大面積生產(chǎn);
2、有機(jī)薄膜晶體管制備簡(jiǎn)單,但在載流子遷移率、穩(wěn)定性方面都不能達(dá)到有源有機(jī)發(fā)光二極管和大尺寸液晶顯示器快速發(fā)展的要求。近年來(lái),以透明非晶氧化物半導(dǎo)體為有源層的薄膜晶體管(TAOS-TFT)因與傳統(tǒng)的非晶硅薄膜晶體管相比具有諸多優(yōu)勢(shì),例如:制備工藝簡(jiǎn)單,低的制備溫度(室溫下即可制備),高的載流子遷移率(大于10cm2/Vs),高的可見光透明度,較強(qiáng)穩(wěn)定性,大面積制備均一性等而備受關(guān)注,有望成為下一代顯示技術(shù)的核心驅(qū)動(dòng)原件。其中,銦鎵鋅氧(IG
3、ZO)薄膜晶體管是其中的顯著代表。因此,對(duì)銦鎵鋅氧化物薄膜晶體管的研究工作具有重要意義。有源層的成膜質(zhì)量和厚度等因素直接影響薄膜晶體管的性能,在薄膜的沉積過程中的沉積條件對(duì)薄膜的質(zhì)量有重要影響,沉積方法、基底溫度和氧氬分壓比等都可以直接影響薄膜的質(zhì)量;要得到質(zhì)量高的銦鎵鋅氧薄膜晶體管,選擇合適的柵介質(zhì)材料至關(guān)重要。柵介質(zhì)材料要求低的陷阱態(tài)密度,要能減小薄膜晶體管的開啟電壓。同時(shí),電介質(zhì)/銦鎵鋅氧異質(zhì)結(jié)的價(jià)帶偏移和導(dǎo)帶偏移是選擇合適的柵介
4、質(zhì)材料的重要依據(jù)。因此,在本論文中我們從以下三個(gè)方面研究銦鎵鋅氧薄膜和器件:
(1)用射頻磁控濺射制備銦鎵鋅氧薄膜,系統(tǒng)研究不同氧氬分壓比和沉積時(shí)的襯底溫度對(duì)銦鎵鋅氧薄膜的結(jié)構(gòu)、形貌、光學(xué)性質(zhì)及電學(xué)性質(zhì)的影響。研究結(jié)果表明:改變氧氬分壓比可以調(diào)節(jié)薄膜的帶隙,增加沉積溫度可以有效改善薄膜的質(zhì)量,降低薄膜的電阻率。
(2)用射頻磁控濺射制備HfTiO/IGZO和IGZO(N)/Si異質(zhì)結(jié),研究HfTiO/IGZO和IGZ
5、O(N)/Si異質(zhì)結(jié)的導(dǎo)帶偏移和價(jià)帶偏移,有效獲取了HfTiO/IGZO和IGZO(N)/Si異質(zhì)結(jié)的能帶偏移,為理解基于IGZO的相關(guān)器件的電子傳輸機(jī)制研究提供了實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。
(3)用射頻磁控濺射制備Al/HfOxNy/IGZO/Si/Al MOS和Al/IGZO/SiO2/Si/Al TFT器件,研究不同氮摻雜濃度對(duì)Al/HfOxNy/IGZO/Si/Al MOS器件的電學(xué)性能的影響,結(jié)果顯示N摻雜HfO2薄膜可以提高薄膜的
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