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氧化锌基薄膜晶体管的制备与性能研究

作　者: 金礼
导　师: 郭建
学　校: 湘潭大学
专　业: 微电子学与固体电子学
关键词: 溶胶凝胶脉冲激光沉积氧化物半导体晶体管饱和电流
分类号: TN321.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

目前显示器件的主要发展方向是智能化、平板化、节能化。以薄膜晶体管（TFT）为开关元件的有源阵列驱动显示器是众多平板显示器的佼佼者。相对于非晶硅、多晶硅和有机薄膜晶体管，氧化物半导体晶体管以其低制备温度、高迁移率、对可见光透明和环境友好等特点，愈来愈受到研究人员的关注，被认为是下一代主流显示器的主要候选之一。本论文就氧化锌基薄膜晶体管进行了研究，具体研究内容和研究结果如下：1、充分调研了课题氧化锌基薄膜晶体管，通过大量的阅读相关文献，了解国内外相关机构对该课题研究的现状，并总结了该课题中目前存在的部分问题，掌握相应的解决方案。2、采用溶胶凝胶法（Sol-Gel）在N型重掺杂硅基底制备了锂掺杂氧化锌薄膜。以锂掺杂氧化锌薄膜为沟道层，制备了底栅结构的薄膜晶体管。XRD实验结果表明，500℃退火得到的锂掺杂氧化锌薄膜为纤锌矿结构，具有c轴择优取向。SEM实验结果说明，薄膜晶粒大小约为25nm，尺度分布均匀。电学测试结果显示器件是N沟道增强型。晶体管具有较好的饱和性，=12时，源漏饱和电流约为4μA。3、采用溶胶凝胶法（Sol-Gel）在N型重掺杂硅基底制备了氧化锌锡薄膜。以氧化锌锡薄膜为沟道层，制备了底栅结构的薄膜晶体管。XRD和SEM实验结果表明，氧化锌锡薄膜为非晶态结构。4、采用脉冲激光沉积法（PLD）在N型重掺杂硅基底和Pt基底依次制备BNT或HfO₂、ZAO薄膜。以ZAO薄膜为沟道层，以BNT或HfO₂与SiO₂为组合栅介质制备了底栅结构的薄膜晶体管。XRD和SEM实验结果表明，ZAO为晶态，其表面平整，没有裂纹、孔洞等缺陷。电学性能表明，以HfO₂/SiO₂为组合栅介质的ZAO-TFT的源漏饱和电流约为SiO₂为栅介质的ZAO-TFT的30倍。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章引言  8-20
  1.1 薄膜晶体管(TFT)的基本原理  9-13
    1.1.1 TFT 的构成和工作原理  9-11
    1.1.2 影响 TFT 电学性能的参数  11-12
    1.1.3 TFT 与 MOSFET 的比较  12-13
  1.2 TFT 的应用、发展与研究现状  13-19
    1.2.1 TFT 的应用  13-16
    1.2.2 TFT 的发展  16-17
    1.2.3 TFT 的研究现状  17-19
  1.3 研究内容  19-20
第2章氧化锌基薄膜的制备与表征  20-26
  2.1 溶胶凝胶  20-21
  2.2 脉冲激光沉积  21-23
  2.3 表征方法  23-26
    2.3.1 透光率  23
    2.3.2 X 射线衍射  23-24
    2.3.3 扫描电子显微镜  24
    2.3.4 I-V 分析  24-26
第3章 ZLO-TFT 的制备与研究  26-32
  3.1 制备 ZLO 薄膜的设备与原料  26
  3.2 ZLO 制备流程  26-27
  3.3 电极制备流程  27-28
  3.4 性能表征与分析  28-31
  3.5 小结  31-32
第4章 ZTO-TFT 的制备与研究  32-38
  4.1 制备 ZTO 薄膜的设备与原料  32
  4.2 ZTO 制备流程  32-33
  4.3 电极制备流程  33-34
  4.4 性能表征与分析  34-37
  4.5 小结  37-38
第5章高 K 栅 ZAO-TFT 的制备与研究  38-44
  5.1 器件制备流程  38-40
    5.1.1 基片清洗  39
    5.1.2 沉积 HfO2和 ZAO 薄膜  39
    5.1.3 电极制备与退火  39-40
  5.2 性能表征与分析  40-43
    5.2.1 SEM 分析  40
    5.2.2 XRD 分析  40-41
    5.2.3 电学性能分析  41-43
  5.3 小结  43-44
第6章工作总结与展望  44-46
  6.1 工作总结  44
  6.2 展望  44-46
参考文献  46-50
致谢  50-51
攻读硕士学位期间的论文发表情况  51

氧化锌基薄膜晶体管的制备与性能研究

内容摘要

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