论文部分内容阅读
20世纪平板显示技术的出现,把人类带入了信息社会,人类社会从此发生了质的飞跃。而平板显示的核心元件就是薄膜晶体管TFT (Thin Film Transistor),一种在玻璃基底上通过薄膜工艺制作的场效应晶体管器件。在有源矩阵平板显示(AMLCD)中,目前依旧采用非晶硅TFT、多晶硅TFT等作为开关单元,但非晶硅TFT迁移率低、光敏性强；而多晶硅TFT大面积制作工艺复杂、低温工艺难以实现,成本高,因此限制了它们在更广阔的范围中应用。将半导体氧化物作为有源层来制作TFT用于平板显示中,不仅能获得较高迁移率,器件性能优越,而且制造工艺简单、低温下可以获得,显示出了巨大的应用前景。本文针对目前应用于TFT-LCD的非晶硅TFT的不足,研究了透明氧化物TFT,包括ZnO、In2O3和ZnSnO合金薄膜晶体管等。采用磁控溅射制备ZnO、In203和ZnSnO薄膜作为有源层来制作TFTs,绝缘层采用等离子体增强化学气相沉积Si02薄膜。由于ZnO-TFT和In203-TFT在制备过程中,有源层容易形成多晶态,存在不可忽视的大量晶界和缺陷,所制作的ZnO-TFT和In203-TFT性能都较差,迁移率分别为1.49和0.69 cm2/(V.s)。采用非晶态的ZnSnO合金薄膜作为有源层来制作TFT,器件都具有良好的电学性能,器件迁移率可达9.1 cm2/(V.s),开关比也达到104以上。通过后续退火工艺,器件的性能都得到了明显改善。采用磁控溅射生长In2O3透明薄膜作为器件的源漏电极制作了全透明的ZnSnO-TFT器件,器件具有优良的性能,最高迁移率达56.2 cm2/(V·s),开关比达3×105,器件的电学性能包括阈值电压、开关比等比ZnO-TFT和In2O3-TFT都有显著提升。测试了所制备的器件的稳定性和均匀性,发现ZnSnO-TFT具有很好的均匀性,在不同源漏扫描电压下,器件稳定性也较好。针对目前氧化物TFT理论模型的不足,由于ZnSnO也是非晶态薄膜,采用已有的简化的非晶硅TFT来模拟ZnSnO-TFT特性曲线,各个区域几乎都符合的很好,这说明现有的非晶硅TFT模拟完全可以用于ZnSnO非晶TFT的理论模拟当中。