氧化鋅基薄膜晶體管的磁控濺射法制備及其性能研究.pdf

1、ZnO是一種新型的直接帶隙寬禁帶Ⅱ-Ⅵ族化合物半導(dǎo)體材料，室溫下的禁帶寬度為3.37 eV，其激子結(jié)合能高達60 meV，可以實現(xiàn)室溫下的高效激子復(fù)合發(fā)光，是一種理想的短波長發(fā)光器件材料。目前，以ZnO基薄膜為有源溝道層的薄膜晶體管，其遷移率比最常用的硅薄膜晶體管高一個數(shù)量級以上，而且對可見光的透明度大于80％，是最有希望的下一代薄膜晶體管。本實驗采用射頻磁控濺射法系統(tǒng)研究了不同制備參數(shù)對ZnO薄膜的影響，襯底溫度對鎵摻雜氧化鋅薄膜(G

2、ZO)的光電性能的影響，以及GZO薄膜作為有源層的ZnO基薄膜晶體管特性等方面進行了研究，主要內(nèi)容包括以下三個方面：
　　 ⑴采用超高真空磁控濺射設(shè)備首先在不同襯底溫度、濺射功率、氧氬比、濺射氣壓條件下在玻璃襯底上沉積了ZnO薄膜，并利用X射線衍射儀，掃描電鏡，原子力顯微鏡，紫外-可見分光光度計，熒光分光光度儀對樣品進行了測量。找出制備結(jié)構(gòu)缺陷密度小，晶粒趨向性好的最佳生長工藝條件：襯底溫度650℃，濺射功率為120 W，氧氬比

3、為40:20，濺射氣壓為2.5 Pa，在此條件下生長的ZnO薄膜結(jié)晶質(zhì)量高，c軸取向好，并且在可見光區(qū)具有較高透過率，可以制備薄膜晶體管。
　　 ⑵采用超高真空磁控濺射設(shè)備在不同襯底溫度的玻璃襯底上沉積了摻鎵3％的ZnO薄膜，研究了襯底溫度對該薄膜的透過率和電學特性的影響。制備薄膜在可見光的透過率達到了80％以上，其中高于650℃制備的摻鎵3％的ZnO薄膜透過率低于80％是由于襯底玻璃開始融化導(dǎo)致的，薄膜的導(dǎo)電性能隨著襯底溫度的