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Zn O基薄膜晶体管(Thin Film Transistor,TFT)因其适合低温生长、具有较高迁移率和透明性等特点,很大可能取代传统的硅基TFT成为下一代显示背板技术的主流。利用射频磁控溅射法在室温下制备Zn O薄膜时,未经处理的薄膜载流子浓度较大、结晶质量差,当用作TFT器件的有源层时,会恶化器件的综合性能或者使器件呈现耗尽型模式。因此,本论文通过优化Zn O有源层的制备工艺和后期退火处理来调控有源层的输运特性,从而提高器件的综合性能。本论文采用底栅顶接触的TFT器件结构,在Si O2/p-Si衬底上利用磁控溅射法制备Zn O薄膜作为器件的有源层,以重掺杂p型硅衬底作为器件的栅极,利用掩膜板蒸镀法形成Al电极图案作为器件的源漏电极,从而制备出完整的TFT器件。Zn O-TFT器件进行空气退火后,器件的综合性能随退火温度的升高先变好后变差。器件在400℃空气退火后的综合性能最佳,场效应迁移率为2.7cm2/Vs,电流开关比达到5.0×105,阈值电压为4.6V,亚阈值摆幅为1.0V/Dec。分析表明,空气退火后,有源层中的吸附氧和Oi等受主类缺陷增加,有效降低了Zn O有源层中的载流子浓度,空气退火同时改善了有源层的结晶质量,减少了有源层和绝缘层界面处的表面缺陷态密度,结果栅压对沟道电流的调控能力变强,从而提高了器件的性能。增加退火温度到500℃,有源层中的氧相关受主类缺陷较多,它们对电子的散射和俘获作用变得很强,表面缺陷态密度增大,导致器件的综合性能下降。更高的退火温度会对器件的绝缘层造成损伤,最终导致器件失效。不通氧制备的Zn O-TFT由于载流子浓度太高,器件的输出曲线呈现出电阻效应。在溅射气氛中通入极少量的氧(O2:Ar=0.5:50sccm),有源层中氧相关受主类缺陷会增加,载流子浓度减小到一个相对合理的范围,器件的性能相对较好,场效应迁移率为0.05cm2/Vs、开关比为8.6×104、阈值电压为28V、亚阈值摆幅为11V/Dec。当通氧量增加时,氧相关受主类缺陷会过多,它们对电子的俘获和散射作用变得很强,栅压对沟道电流的调控能力变差,导致器件的综合性能下降。在提高Zn O-TFT综合性能方面,溅射气氛中通入氧气相比后期空气退火处理而言效果要差。通氧制备的Zn O-TFT经过N2退火后,一方面有源层中的氧相关受主缺陷减少,它们对电子的俘获和散射作用减弱,同时薄膜的结晶质量变好;另一方面Al电极与有源层的接触得到改善,提高了电子的传输能力,从而使得器件的综合性能提高。300℃退火后的器件综合性能最优,场效应迁移率为1.8cm2/Vs,开关比为1.43×106,阈值电压为24V,关态电流为5×10-11A,亚阈值摆幅为5.5V/Dec。但随退火温度的继续增加,载流子浓度进一步增大,器件的关态电流也会增大,开关比明显下降。500℃退火后器件由增强型转变为耗尽型。