【摘要】：近些年來,半導(dǎo)體氧化物薄膜作為一種新型的透明導(dǎo)電薄膜,因其低電阻率和高可見光透過率等優(yōu)點,在微電子領(lǐng)域、半導(dǎo)體領(lǐng)域得到了普遍的關(guān)注�，F(xiàn)如今應(yīng)用比較廣泛的半導(dǎo)體氧化物薄膜主要是銦錫氧化物(ITO)、氧化鋅摻鋁(AZO)等多晶薄膜,但它們的光電特性容易受薄膜厚度及環(huán)境的影響。相比于傳統(tǒng)的多晶薄膜,非晶銦錫鋅氧化物(ITZO)薄膜具有表面平整度高、界面好、光電性能優(yōu)異、電學(xué)性能隨厚度變化小等優(yōu)點,可以用來制備薄膜晶體管(TFT)的透明電極和有源層,具有很高的科學(xué)研究價值和應(yīng)用價值。國內(nèi)外對ITZO薄膜的研究相對較少,缺乏對其光電特性系統(tǒng)的研究,本論文采用射頻磁控濺射方法制備非晶ITZO薄膜,對其結(jié)構(gòu)、形貌、光電性能進行了系統(tǒng)的研究,并將其用于制備同質(zhì)ITZO-TFT。(1)在室溫下,通過射頻磁控濺射方法沉積了非晶ITZO薄膜。研究ITZO薄膜的形貌、結(jié)構(gòu)、電學(xué)性能和光學(xué)性能隨功率的變化規(guī)律。實驗發(fā)現(xiàn)ITZO薄膜的特性強烈依賴于射頻功率。當(dāng)功率為80 W時,ITZO薄膜電學(xué)性能最佳,其電阻率為3.81×10-4Ω·cm,載流子濃度為6.45x1020 cm-3,霍爾遷移率24.14 cm-2V-1s-1。所有ITZO樣品具有良好的光學(xué)性能,其可見光平均透過率均大于84%。ITZO樣品的光學(xué)帶隙隨著功率的增加逐漸變大。(2)研究了薄膜特性隨氣壓的變化規(guī)律。當(dāng)氣壓為0.8 Pa時,ITZO樣品的表面形貌最平滑,沉積質(zhì)量最高,電學(xué)性能最佳,其電阻率為3.66-104Ω·cm,載流子濃度為6.75x1020 cm-3,霍爾遷移率26.06 cm1V-2s-1。ITZO樣品在可見光區(qū)的平均透過率均超過了85%。(3)研究了ITZO薄膜特性隨厚度的變化規(guī)律。隨著ITZO樣品厚度的增加,電學(xué)性能逐漸改善,但整體變化幅度不大。當(dāng)厚度為500 nm時,薄膜擁有最佳的電學(xué)性能,其電阻率為3.87×10-4Ω·cm,載流子濃度為5.50×1020cm-3,霍爾遷移率29.33 cm2V-1s-2。當(dāng)厚度繼續(xù)增加時,薄膜的電學(xué)性能開始變差,這可能是濺射時間過長,濺射粒子對已形成的薄膜轟擊造成的。厚度的增加使得薄膜對光的散射、吸收和反射加強從而降低了可見光平均透過率。(4)使用非晶ITZO薄膜制備了同質(zhì)ITZO-TFT。通過射頻磁控濺射方法在含氧化層的硅片襯底上制備了同質(zhì)ITZO-TFT,其有源層和電極材料均為ITZO。TFT的電學(xué)性能良好,器件的電流開關(guān)比為2×106,遷移率為12cm2V-1s-1,閾值電壓為0.2 V,亞閾值擺幅為0.8 V/decade。結(jié)果表明ITZO薄膜可以用來作為薄膜晶體管中的有源層和透明電極。
【圖文】：

逡逑如圖２．８所示，左側(cè)為Ｎ型半導(dǎo)體，右側(cè)為Ｐ型半導(dǎo)體，，圖中Ｘ軸和Ｚ軸逡逑方向分別為電場和磁場方向。半導(dǎo)體中的載流子受到洛倫茲為的作用在Ｙ軸方逡逑向運動，在半導(dǎo)體的上下表面積累，從而在Ｙ軸方向產(chǎn)生霍爾電壓電勢差Ｆｗ。逡逑對于Ｎ型半導(dǎo)體而言，其載流子主要是電子，會受到霍爾電場的電場力作用，逡逑其大小為＆邋＝邋ｅ五Ｈ，同時，載流子也會受到大小為護＝邐的洛倫茲力作用，逡逑當(dāng)霍爾電場增大到一定程度，使仍＝巧時，載流子達到動態(tài)平衡，電場不會再逡逑發(fā)生變化，此時的電場稱為霍爾電場￡ｗ。逡逑ｅＥＨ邋＝邋ｅｘＶＢ邐（２．３）逡逑如果定義磁場中的半導(dǎo)體長、寬、高為ａ、ｂ、ｄ，載流子濃度為ｎ，則半導(dǎo)體中逡逑的電流強度Ｉｓ可Ｗ表示為：逡逑Ｉｓ邋＝邋ｎｅｂＶｄ邐（２．４）逡逑結(jié)合公式（２．３）、（２．４），貝a繆梗鄭楨義希族澹媯翦澹卞澹桑螅洛澹膩澹桑螅洛義希鄭楨澹藉澹牛睿忮澹藉危藉澹遙楨濉危ǎ玻擔(dān)╁義希睿澹溴澹溴危溴危掊危掊義瞎街械幕澹藉撾頤淺潑次舳凳

本文編號：2517016