论文部分内容阅读
非晶氧化物半导体薄膜晶体管(AOS-TFTs)由于其具有器件迁移率高,可见光区域透明性好,大面积均匀性优良等特点,有望取代传统的硅基器件应用于新一代显示技术。近年来许多研究工作中的氧化物半导体沟道层与介质层均采用射频磁控溅射法、化学气相沉积法、脉冲激光沉积、和原子束沉积等等制备工艺。由于溶胶凝胶法制备薄膜技术具有简单、容易控制化学组分、易于大批量生产和低成本等特点,受到了越来越多的关注。论文重点开展了溶液法制备氧化铝介质层和非晶铟锌氧化物沟道层的研究工作,主要研究内容和结果如下：针对溶胶凝胶法制备氧化铝介质层薄膜的报道不多,以及克服前驱体溶液成膜时反应性较差和稳定性欠佳的问题,采用仲丁醇铝作为前驱体盐配置溶液,利用旋涂的方法制备了氧化铝和聚四乙烯苯酚介质层薄膜,制备了MIM结构(铝-介质层-铝),研究了其漏电流密度。在1 MV/cm电场下,氧化铝介质层的漏电流密度也仅为3×10-9 A/cm2,显示出非常优良的绝缘性能。研究结果表面氧化铝介质层漏电流密度好于聚四乙烯苯酚介质层。进一步分别制备了以氧化铝介质层和聚四乙烯苯酚介质层的IZO-TFT,电学性能测试表明,实验所示的前驱体溶液制备的氧化铝薄膜满足了作为薄膜晶体管介质层的要求,预示了其作为栅介质层的可能性。研究了氧化铝厚度以及不同热处理温度对于TFT器件性能的影响。发现了在氧化铝层在140 nm,450℃时综合电学性能最佳,阈值电压,开关比,迁移率分别为2.2 V,105,1.4cm2V-1S-1。利用旋涂法制备的IZO沟道层薄膜为非晶结构,表面平整,可见光区域平均透射率高于85%(未扣除基板)。研究了溶液中铟锌含量,不同热处理温度,掺杂Mo元素对于器件性能的影响。以掺钼铟锌氧化物(IZMO)薄膜为沟道层制备了IZMO-TFTs。在Mo掺杂含量为2%的IZMO-TFT迁移率为1.75 cm2/Vs,开关比为104,阈值电压为-0.89 V,亚阈值摆幅为2.5V/dec,证明了IZMO薄膜作为半导体沟道层的可能性。使用脉冲等离子体沉积技术制备了IWO薄膜,调节了氧分压提高其导电性和透光性,IWO薄膜最佳电阻率2.75 ×10-4 ohm·cm,最高载流子迁移率为53 cm2V-1s-1;其可见光透射率大于80%,预示了采用IWO透明电极制备全透明薄膜晶体管TTFTs的可能性。