發(fā)布時(shí)間：2017-10-25 06:27

  本文關(guān)鍵詞：非晶ZnTiSnO薄膜的制備及薄膜晶體管性能研究

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【摘要】：非晶氧化物半導(dǎo)體(AOS)材料具有高遷移率、與柔性襯底兼容和可大面積沉積等優(yōu)點(diǎn),已作為薄膜晶體管(TFT)的溝道層被應(yīng)用于顯示器領(lǐng)域。與已產(chǎn)業(yè)化的InGaZnO非晶氧化物TFT比較,ZnSnO TFT具有無(wú)In、廉價(jià)、無(wú)毒等優(yōu)勢(shì)。然而ZnSnO中存在較高的缺陷態(tài)濃度導(dǎo)致器件性能差,需要添加第四種元素作為載流子抑制劑以提高器件性能。此外,AOS TFT不僅能應(yīng)用于顯示器領(lǐng)域,在紫外探測(cè)、生物傳感、氣敏等傳感領(lǐng)域也表現(xiàn)出優(yōu)異的性能,是AOS TFT技術(shù)的另一個(gè)重點(diǎn)研究方向。本文采用溶液燃燒法在低溫條件下制備了非晶ZnTiSnO (a-ZTTO)薄膜,結(jié)果顯示Ti摻雜后薄膜的形貌發(fā)生了巨大變化,由連續(xù)致密的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變成凸起峰和凹陷坑相互交錯(cuò)組成的絨面結(jié)構(gòu),有望應(yīng)用于傳感領(lǐng)域。且Ti作為載流子抑制劑,能有效降低薄膜中Vo的數(shù)量。隨后以上述薄膜作為溝道層制備了a-ZTTO TFT器件,探索了二次退火、溝道尺寸、Ti摻雜量對(duì)器件的電學(xué)性能影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明二次退火處理確實(shí)能有效降低薄膜界面缺陷態(tài)密度以提高器件的電學(xué)性能,而溝道寬長(zhǎng)比的減少導(dǎo)致器件性能明顯退化。我們還發(fā)現(xiàn)適量的Ti摻雜有利于優(yōu)化器件的電學(xué)性能并提高其穩(wěn)定性。當(dāng)Zn/Ti=30:1時(shí),器件的性能表現(xiàn)最優(yōu)：Ion/Ioff=3.54×105,μFE=0.77 cm2V-1s-1, Vth=2.14V, SS=1.13V/decade。此外,我們還分析了a-ZnSnO TFT對(duì)365nm的紫外光響應(yīng)和恢復(fù)情況,發(fā)現(xiàn)柵壓可以有效控制器件對(duì)紫外光的靈敏度和恢復(fù)速度,當(dāng)VGS=-10V時(shí)器件靈敏度高達(dá)105,同時(shí)提出了一個(gè)理論模型對(duì)其進(jìn)行解釋,為T(mén)FT結(jié)構(gòu)的紫外探測(cè)技術(shù)提供了技術(shù)支持。
【關(guān)鍵詞】：非晶氧化物 薄膜晶體管 ZnTiSnO 紫外探測(cè)
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TN321.5;TB383.2
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 引言10-14
• 第二章 文獻(xiàn)綜述14-30
• 2.1 非晶氧化物半導(dǎo)體14-19
• 2.1.1 AOS材料基礎(chǔ)14-17
• 2.1.2 AOS薄膜制備技術(shù)17-19
• 2.2 薄膜晶體管19-28
• 2.2.1 TFT器件基礎(chǔ)19-24
• 2.2.2 TFT器件性能優(yōu)化24-25
• 2.2.3 AOS TFT器件應(yīng)用研究進(jìn)展25-28
• 2.3 選題依據(jù)和研究?jī)?nèi)容28-30
• 第三章 實(shí)驗(yàn)方法與表征方式30-36
• 3.1 溶液燃燒法制備薄膜技術(shù)30-32
• 3.1.1 溶液燃燒法的制備原理30-31
• 3.1.2 溶液燃燒法的工藝過(guò)程31-32
• 3.2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程32-33
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑和儀器32
• 3.2.2 襯底清洗32-33
• 3.2.3 溶膠制備33
• 3.3 表征方式33-36
• 3.3.1 溶膠性能的表征方式33-34
• 3.3.2 薄膜性能的表征方式34
• 3.3.3 器件性能的表征方式34-36
• 第四章 非晶ZnTiSnO薄膜的制備及性能研究36-48
• 4.1 引言36
• 4.2 ZTTO溶膠的化學(xué)反應(yīng)36-37
• 4.3 非晶ZTTO薄膜的制備37-38
• 4.4 非晶ZTTO薄膜的性能38-45
• 4.4.1 a-ZTTO薄膜的晶體結(jié)構(gòu)38-39
• 4.4.2 a-ZTTO薄膜的表面形貌39-41
• 4.4.3 a-ZTTO薄膜的成分分布41-43
• 4.4.4 a-ZTTO薄膜的光學(xué)特性43
• 4.4.5 a-ZTTO薄膜的元素化學(xué)態(tài)43-45
• 4.5 本章小結(jié)45-48
• 第五章 非晶ZnTiSnO薄膜晶體管的制備及性能研究48-56
• 5.1 引言48
• 5.2 非晶ZTTO薄膜晶體管的制備48-49
• 5.3 非晶ZTTO薄膜晶體管的性能49-54
• 5.3.1 二次退火對(duì)a-ZTTO TFT性能影響49-51
• 5.3.2 溝道寬長(zhǎng)比對(duì)a-ZTTO TFT性能影響51
• 5.3.4 Ti摻雜量對(duì)a-ZTTO TFT性能影響51-53
• 5.3.5 Ti摻雜對(duì)a-ZTTO TFT穩(wěn)定性影響53-54
• 5.4 本章小結(jié)54-56
• 第六章 非晶ZnSnO薄膜晶體管的紫外探測(cè)應(yīng)用56-64
• 6.1 引言56-57
• 6.2 非晶ZnSnO TFT的紫外探測(cè)性能57-62
• 6.2.1 a-ZnSnO TFT的UV響應(yīng)57-59
• 6.2.2 a-ZnSnO TFT的UV恢復(fù)59-61
• 6.2.3 a-ZnSnO TFT的UV探測(cè)機(jī)理61-62
• 6.3 本章小結(jié)62-64
• 第七章 結(jié)論與展望64-66
• 7.1 結(jié)論64-65
• 7.2 創(chuàng)新點(diǎn)65
• 7.3 展望65-66
• 參考文獻(xiàn)66-74
• 致謝74-76
• 個(gè)人簡(jiǎn)歷76-78
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與取得的其它研究成果78

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