化学液相沉积法制备氧化物薄膜及其在电子器件中的应用

来源 :福州大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:airfly
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
高k氧化物作为一种性能优良的新型介电层材料,在电子器件中应用广泛。氧化铝(Al2O3)薄膜和二氧化铪(Hf O2)薄膜具有很高的k值、较好的化学稳定性、热稳定性以及较大的禁带宽度,是十分有潜力的高k材料。制备这两种薄膜的方法,目前主要是原子层沉积和化学气相沉积等工艺,这些方法生长的薄膜质量较高,但是需要真空环境和昂贵的设备。本文使用化学液相沉积法制备氧化物薄膜,化学液相沉积法是一种工艺简单、成本低廉、通过自组织的方式在衬底上生长薄膜的制备方法,这种方法目前来说研究较少,是一个很新的领域。本文使用化学液相沉积法制备Al2O3薄膜,并将其应用在Mini-LED器件中,作为钝化层和侧壁保护层。研制出新型Hf O2生长液,并首次成功在磷化铟等衬底上生长出Hf O2薄膜。首先,我们通过化学液相沉积法制备了Al2O3薄膜,对其在200-600℃下进行退火处理,分析退火温度对薄膜微观结构、化学组分、光学、电学性能的影响。得到的薄膜致密平整、无明显的孔洞和裂纹,1000℃下退火,得到晶态α-Al2O3。经过退火处理后的薄膜在390-760 nm范围内的透过率均在95%以上。600℃下处理的薄膜在1 MV/cm时的漏电流为4.38×10-8A/cm~2,k为6.9。以上这些性能测试结果,证明化学液相沉积法制备的Al2O3薄膜的性能较好,可以应用在多种电子器件中。我们使用化学液相沉积法在Mini-LED器件上制备Al2O3薄膜作为钝化层和侧壁保护层。使用非腐蚀法将图案化的Al2O3薄膜直接制备在Mini-LED器件上,测试得到结果与商用芯片在光学和电学方面的性能基本相当。最后,通过对化学液相沉积法制备Al2O3薄膜的生长机理分析和总结,以此为基础设计、制定了实验方案使用化学液相沉积法生长Hf O2薄膜,提出一种全新的Hf O2生长液,并成功在磷化铟衬底上生长出连续致密的Hf O2薄膜;通过对衬底表面处理,成功在硅、氮化镓等无法直接生长薄膜的衬底上制备Hf O2薄膜。在300-600℃下对薄膜进行退火处理,分析退火温度对Hf O2薄膜的化学组分、微观结构以及性能的影响。由薄膜的XPS结果证明,退火温度的增加可以使得薄膜中的缺陷氧含量降低,金属氧含量增加。600℃处理后的薄膜在2 MV/cm时漏电流为2.27×10-11A/cm~2,k为19.1。
其他文献
近年来,通过改变自编码器的潜变量空间对数据的属性进行选择性控制已经引起了学术界的广泛关注。属性控制生成是数据生成领域中一个重要的研究方向,目的是由模型学习数据的不同特征,在生成的过程中通过简单的调控生成具有期望的特征的数据。通常,数据由深度生成模型进行表示学习并编码到潜变量空间中,通过查找潜变量空间维度和数据属性的对应关系来操控数据的属性。例如对于人脸图像数据,通过使用表示学习的方式,把脸部的特征
学位
基于von Neumann架构的传统计算机由于存储单元和CPU的分离,极大地限制高效计算机的发展。相反,具有高度连通性(突触)的哺乳动物皮层神经元可以并行处理大量信息。因此,在冯·诺依曼瓶颈的推动下,人们对用于神经形态并行计算的仿生突触器件产生极大的兴趣。然而,关于对突触性能进行精确调控的文献报道并不多。因此,通过合理的器件结构设计来调控器件的突触性能,对于未来实现高精度高保真度的神经计算具有重大
学位
在当今的信息时代,随着人工智能和物联网技术的发展,传感器技术已经成为了当代科学技术推进必不可少的一部分,也是工业腾飞发展的基础和保证。霍尔角度传感器是目前主流的一种非接触式的磁性角度传感器,它将磁领域和电领域关联到了一起,它前端探测头与后端的信号处理电路集成在一起,它的动态范围宽,制造的成本低,在工业、汽车和消费电子领域得到广泛的应用。接触式传感器根据滑动变阻器的原理制造,电刷和电阻带之间的摩擦会
学位
由于具有能量密度大、循环寿命长、无污染等优点,锂离子电池在通信、电动汽车、航空等行业得到了广泛使用。准确判断锂离子电池的性能退化程度,对于提高电池的运维质量、确保设备正常工作具有重要意义。然而电池性能退化与多方面因素相关,主要包括荷电状态(State of Charge,SOC)、健康状态(State of Health,SOH)和剩余使用寿命(Remaining Useful Life,RUL)
学位
特征工程在机器学习中占据重要的地位,是机器学习中最复杂,最耗时的任务之一。特征工程往往需要专家知识,自动化困难。现有的大部分自动特征工程存在计算量大、缺乏发现复杂特征的能力以及易发生特征爆炸的问题。因此本文将二分类的数值数据的特征工程视作马尔可夫决策的过程,用强化学习的方法来实现自动特征工程,通过数学运算符生成新特征。这种方式不仅可以通过原始特征生成新特征,也可以通过生成的特征生成新特征,因此存在
学位
字符识别技术在信息检索,信息保存等方面有着重要的意义,可以提高交通、银行等领域工作效率,可以为盲人在室内提供导航信息,也可以为自动驾驶提供信息。机器学习支撑的识别算法在某些特定的情况下已经取得了很好的效果,但是终究因为字符的多样性和复杂性,在字符识别上依然存在着诸多的问题。本文提出了一种对SSD模型改进的方法,可以很好的实现文本的定位,提高对小/长文本的检测。本文的工作可以概括如下:本文采用SSD
学位
移动电子产品和电动汽车等领域的高速发展对锂离子电池的能量密度提出了更高的要求。然而,目前商用锂离子电池的能量密度受限于石墨负极低的比容量而发展缓慢。锂金属因具有极高的理论比容量(3860 m Ah g-1)和最低的还原电位(-3.04V vs.标准氢电极)被视为未来的“圣杯”电极。但锂金属本身存在体积变化、枝晶生长和副反应等固有问题而极大阻碍了其商业进程。在众多改进方案中,设计均匀的亲锂框架来负载
学位
凭借稀土离子丰富的能级结构和能级寿命长等特性,稀土掺杂上转换发光材料得到了广泛的应用,例如在生物医疗、3D显示、温度测量、太阳能电池等众多领域都发挥着不可或缺的作用。特别地,在生物医学领域应用时使用位于生物组织透射窗口的近红外光源,不仅可以提高探测组织的深度、提高信噪比,还可以防止短波激发对生物组织造成损伤,因此稀土掺杂上转换发光材料在光动力学疗法、生物成像等领域具有较大的应用价值。但是由于稀土离
学位
量子点发光二极管(Quantum Dot Light Emitting Diode,QLED)因其自身优异特性而备受关注,如色域高、可柔性化以及简便的溶液化制作方式等。但目前QLED器件实用化仍受到一些制约,如发光性能及寿命还不能满足商业化应用需求。其主要两个方面原因为电荷的传输不平衡及界面缺陷态造成的激子猝灭。本论文瞄准高性能QLED器件,主要通过采用平衡电荷注入及钝化缺陷两种方式共同作用的手段
学位
人工突触是构建神经形态计算系统的重要器件。为了实现高阶仿生性能,提高器件信息处理效率,有必要开发直接响应光信号的人工突触器件。本文利用光吸收系数大且光谱响应范围广的CZTSSe制备光电突触,以期拓宽人工突触的光谱响应范围。为此,本文研究了不同制备参数下的栅氧化层材料Hf Ox与光电材料CZTSSe的特性,并优化工艺参数以提升材料性能;利用Hf Ox和CZTSSe材料制备了薄膜晶体管型光电突触器件,
学位