本文關(guān)鍵詞：銦鎵鋅氧薄膜的制備、物性及相關(guān)器件研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：薄膜晶體管(Thin Film Transistor, TFT)是由金屬電極層,半導體有源層和柵介質(zhì)絕緣層組成的場效應(yīng)器件,它是有源有機發(fā)光二極管(Active Matrix Organic Light Emitting Diode, AMOLED)和液晶顯示器(Liquid Crystal Display, LCD)等驅(qū)動電路的核心部件。非晶硅薄膜晶體管載流子遷移率低：多晶硅薄膜晶體管制造工藝復雜,成本高,存在晶界,均一性差,難以大面積生產(chǎn)；有機薄膜晶體管制備簡單,但在載流子遷移率、穩(wěn)定性方面都不能達到有源有機發(fā)光二極管和大尺寸液晶顯示器快速發(fā)展的要求。近年來,以透明非晶氧化物半導體為有源層的薄膜晶體管(TAOS-TFT)因與傳統(tǒng)的非晶硅薄膜晶體管相比具有諸多優(yōu)勢,例如：制備工藝簡單,低的制備溫度(室溫下即可制備),高的載流子遷移率(大于10cm2/Vs),高的可見光透明度,較強穩(wěn)定性,大面積制備均一性等而備受關(guān)注,有望成為下一代顯示技術(shù)的核心驅(qū)動原件。其中,銦鎵鋅氧(IGZO)薄膜晶體管是其中的顯著代表。因此,對銦鎵鋅氧化物薄膜晶體管的研究工作具有重要意義。有源層的成膜質(zhì)量和厚度等因素直接影響薄膜晶體管的性能,在薄膜的沉積過程中的沉積條件對薄膜的質(zhì)量有重要影響,沉積方法、基底溫度和氧氬分壓比等都可以直接影響薄膜的質(zhì)量；要得到質(zhì)量高的銦鎵鋅氧薄膜晶體管,選擇合適的柵介質(zhì)材料至關(guān)重要。柵介質(zhì)材料要求低的陷阱態(tài)密度,要能減小薄膜晶體管的開啟電壓。同時,電介質(zhì)/銦鎵鋅氧異質(zhì)結(jié)的價帶偏移和導帶偏移是選擇合適的柵介質(zhì)材料的重要依據(jù)。因此,在本論文中我們從以下三個方面研究銦鎵鋅氧薄膜和器件：(1)用射頻磁控濺射制備銦鎵鋅氧薄膜,系統(tǒng)研究不同氧氬分壓比和沉積時的襯底溫度對銦鎵鋅氧薄膜的結(jié)構(gòu)、形貌、光學性質(zhì)及電學性質(zhì)的影響。研究結(jié)果表明：改變氧氬分壓比可以調(diào)節(jié)薄膜的帶隙,增加沉積溫度可以有效改善薄膜的質(zhì)量,降低薄膜的電阻率。(2)用射頻磁控濺射制備HfTiO/IGZO和IGZO(N)/Si異質(zhì)結(jié),研究HfTiO/IGZO和IGZO(N)/Si異質(zhì)結(jié)的導帶偏移和價帶偏移,有效獲取了HfTiO/IGZO和IGZO(N)/Si異質(zhì)結(jié)的能帶偏移,為理解基于IGZO的相關(guān)器件的電子傳輸機制研究提供了實驗基礎(chǔ)。(3)用射頻磁控濺射制備Al/HfOxNy/IGZO/Si/Al MOS和Al/IGZO/SiO2/Si/AlTFT器件,研究不同氮摻雜濃度對Al/HfOxNy/IGZO/Si/Al MOS器件的電學性能的影響,結(jié)果顯示N摻雜Hf02薄膜可以提高薄膜的介電常數(shù)和結(jié)晶溫度,有效改變薄膜的帶隙,降低MOS器件的漏電流,提高MOS器件的性能。TFT器件性能不理想,相關(guān)工作有待進一步的研究。
【關(guān)鍵詞】：銦鎵鋅氧薄膜 磁控濺射 能帶偏移 MOS 薄膜晶體管(TFT)
【學位授予單位】：安徽大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TB383.2
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-16
• 1.1 引言9
• 1.2 MOSFET和TFT簡介及工作原理9-13
• 1.2.1 MOSFET工作原理簡介10
• 1.2.2 等效氧化層厚度10-11
• 1.2.3 TFT工作原理簡介11-13
• 1.3 薄膜晶體管的發(fā)展13-14
• 1.3.1 非晶硅薄膜晶體管13
• 1.3.2 多晶硅薄膜晶體管13-14
• 1.3.3 有機薄膜晶體管14
• 1.3.4 氧化物薄膜晶體管14
• 1.4 本論文的研究內(nèi)容和意義14-16
• 第二章 樣品制備儀器和材料分析測試儀器16-25
• 2.1 高真空物理沉積系統(tǒng)16-18
• 2.1.1 超聲清洗器16
• 2.1.2 射頻磁控濺射系統(tǒng)16-17
• 2.1.3 快速退火爐17-18
• 2.2 材料分析測試儀器18-25
• 2.2.1 X射線衍射儀(XRD)18-19
• 2.2.2 紫外-可見光譜儀(UV-VIS)19-20
• 2.2.3 橢圓偏振儀(SE)20-22
• 2.2.4 原子力顯微鏡(AFM)22-23
• 2.2.5 X-ray photoelectron spectroscopy23
• 2.2.6 電學測試儀器23-25
• 第三章 氧氬分壓比對銦鎵鋅氧薄膜的結(jié)構(gòu),光學及電學性能的影響25-38
• 3.1 銦鎵鋅氧薄膜的制備25-28
• 3.1.1 基片的清洗25-26
• 3.1.2 銦鎵鋅氧薄膜的制備參數(shù)26
• 3.1.3 磁控濺射儀的操作流程26-28
• 3.2 銦鎵鋅氧薄膜的表征和特性研究28-37
• 3.2.1 銦鎵鋅氧薄膜的沉積速率28-29
• 3.2.2 銦鎵鋅氧薄膜的微結(jié)構(gòu)分析29
• 3.2.3 銦鎵鋅氧薄膜的光學特性分析29-34
• 3.2.4 銦鎵鋅氧薄膜的SEM和AFM分析34-36
• 3.2.5 銦鎵鋅氧薄膜的電學性質(zhì)36-37
• 3.3 本章小結(jié)37-38
• 第四章 不同沉積溫度對銦鎵鋅氧薄膜的結(jié)構(gòu),光學及電學性質(zhì)的影響38-46
• 4.1 薄膜制備條件38
• 4.2 銦鎵鋅氧薄膜的微結(jié)構(gòu)分析38-39
• 4.3 銦鎵鋅氧薄膜的光學特性分析39-41
• 4.4 銦鎵鋅氧薄膜的電學性質(zhì)分析41-42
• 4.5 銦鎵鋅氧薄膜的XPS分析42-45
• 4.6 本章小結(jié)45-46
• 第五章 HfTiO/IGZO和IGZO(N)/Si異質(zhì)結(jié)界面及能帶結(jié)構(gòu)分析46-61
• 5.1 HfTiO/IGZO異質(zhì)結(jié)的能帶偏移46-53
• 5.1.1 HfTiO/IGZO薄膜制備條件46-47
• 5.1.2 HfTiO和IGZO薄膜的微結(jié)構(gòu)分析47-48
• 5.1.3 HfTiO和IGZO薄膜的透射和帶隙48
• 5.1.4 HfTiO/IGZO異質(zhì)結(jié)的XPS分析48-52
• 5.1.5 HfTiO/IGZO異質(zhì)結(jié)的導帶偏移和價帶偏移52-53
• 5.2 不同氮氣摻雜量對IGZO(N)/Si異質(zhì)結(jié)的能帶偏移的影響53-59
• 5.2.1 IGZO(N)/Si薄膜制備條件53
• 5.2.2 IGZO(N)/Si異質(zhì)結(jié)的XPS分析53-55
• 5.2.3 IGZO(N)薄膜的透射和帶隙55
• 5.2.4 IGZO(N)/Si異質(zhì)結(jié)的導帶偏移和價帶偏移55-59
• 5.3 本章小節(jié)59-61
• 第六章 HfO_xN_y/IGZO MOS和銦鎵鋅氧薄膜晶體管的研究61-76
• 6.1 HfO_xN_y/IGZO MOS的研究61-71
• 6.1.1 HfO_xN_y/IGZO MOS的制備條件61-62
• 6.1.2 HfO_xN_y/IGZO異質(zhì)結(jié)的XPS分析62-63
• 6.1.3 HfO_xN_y/IGZO異質(zhì)結(jié)的導帶偏移和價帶偏移63-66
• 6.1.4 HfO_xN_y/IGZO MOS的C-V研究66-68
• 6.1.5 HfO_xN_y/IGZO MOS的I-V和漏流機制研究68-71
• 6.2 銦鎵鋅氧薄膜晶體管71-74
• 6.2.1 銦鎵鋅氧薄膜晶體管的制備條件72
• 6.2.2 銦鎵鋅氧薄膜晶體管的輸出特性曲線和轉(zhuǎn)移特性曲線72-74
• 6.3 本章小結(jié)74-76
• 第七章 總結(jié)與展望76-78
• 7.1 結(jié)論76-77
• 7.2 有待探討的問題77-78
• 參考文獻78-86
• 附錄：碩士期間發(fā)表的論文86-88
• 致謝88-89

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 李云良;田振輝;譚惠豐;;屈曲薄膜振動分析[J];工程力學;2008年11期

2 肖瀟;關(guān)富玲;程亮;;基于能量動量方法的空間薄膜結(jié)構(gòu)的展開分析[J];工程力學;2011年04期

3 譚惠豐;余建新;衛(wèi)劍征;;空間薄膜結(jié)構(gòu)動態(tài)測試研究最新進展[J];實驗力學;2012年04期

4 王燦;門玉濤;李林安;;含有界面裂紋薄膜的有限元分析[J];科學技術(shù)與工程;2007年16期

5 徐彥;關(guān)富玲;;可展開薄膜結(jié)構(gòu)折疊方式和展開過程研究[J];工程力學;2008年05期

6 譚惠豐;李云良;;薄膜后屈曲振動行為分析[J];哈爾濱工業(yè)大學學報;2011年S1期

7 立早;硬質(zhì)炭薄膜的制造技術(shù)[J];新型碳材料;1991年02期

8 姜訓勇,徐惠彬,蔣成保,宮聲凱;形狀記憶薄膜的研究進展[J];材料導報;2000年07期

9 劉文元;李馳麟;傅正文;;含氮磷酸鋰薄膜在空氣中的穩(wěn)定性[J];物理化學學報;2006年11期

10 肖秀娣;董國平;余華;范正修;賀洪波;邵建達;;傾斜沉積制備雕塑薄膜的研究進展[J];稀有金屬材料與工程;2008年08期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 饒正清;楊慶山;;薄膜結(jié)構(gòu)褶皺處理方法[A];第十二屆全國結(jié)構(gòu)工程學術(shù)會議論文集第Ⅰ冊[C];2003年

2 薛峰;茍曉凡;周又和;;磁性夾雜/超導薄膜結(jié)構(gòu)力學特性研究[A];中國力學大會——2013論文摘要集[C];2013年

3 辛煜;方亮;陸新華;甘肇強;康健;葉超;程珊華;寧兆元;;微波ECR-CVD的宏觀參數(shù)對a-C:F膜結(jié)構(gòu)的影響[A];第四屆中國功能材料及其應(yīng)用學術(shù)會議論文集[C];2001年

4 姬洪;;探索在普通衍射儀上分析薄膜的途徑[A];第八屆全國X射線衍射學術(shù)會議論文集[C];2003年

5 楊易;金新陽;楊立國;;薄膜結(jié)構(gòu)風荷載數(shù)值模擬的新方法和應(yīng)用[A];第十四屆全國結(jié)構(gòu)風工程學術(shù)會議論文集（下冊）[C];2009年

6 宋昌永;沈世釗;;薄膜結(jié)構(gòu)的形狀確定分析[A];第六屆空間結(jié)構(gòu)學術(shù)會議論文集[C];1996年

7 王友善;王長國;杜星文;;薄膜充氣梁的皺曲行為分析[A];第十五屆全國復合材料學術(shù)會議論文集（下冊）[C];2008年

8 宋昌永;王樹斌;;薄膜結(jié)構(gòu)中索滑動對結(jié)構(gòu)性能的影響[A];第十屆全國結(jié)構(gòu)工程學術(shù)會議論文集第Ⅰ卷[C];2001年

9 馬平;胡建平;唐明;邱服民;王震;于杰;;高功率激光薄膜及相關(guān)檢測技術(shù)[A];中國工程物理研究院科技年報（2005）[C];2005年

10 魏玉卿;尚仰宏;;空間薄膜結(jié)構(gòu)張拉系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計[A];中國電子學會電子機械工程分會2009年機械電子學學術(shù)會議論文集[C];2009年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 呂軍鋒;薄膜表面極性火焰處理技術(shù)的原理及其特點[N];中國包裝報;2009年

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 王長國;空間薄膜結(jié)構(gòu)皺曲行為與特性研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2007年

2 羅勝耘;磁控濺射制備多層TiO_2薄膜的光電化學特性研究[D];復旦大學;2014年

3 秦國平;銦（銅）-氮共摻p型氧化鋅薄膜的制備和性能研究[D];重慶大學;2015年

4 何劍;氫化非晶硅薄膜結(jié)構(gòu)及其物理效應(yīng)[D];電子科技大學;2015年

5 劉濤;納米鐵磁金屬粉體及鐵氧體薄膜微波磁共振特性研究[D];電子科技大學;2014年

6 楊蒙蒙;VO_2外延薄膜的制備和相變機理研究[D];中國科學技術(shù)大學;2015年

7 張化福;納米氧化釩薄膜的低溫制備及結(jié)構(gòu)與相變性能研究[D];電子科技大學;2014年

8 王從磊;可壓縮流與充氣薄膜結(jié)構(gòu)耦合作用流場特性[D];南京航空航天大學;2015年

9 郝桂杰;射頻集成納米軟磁薄膜的性能和應(yīng)用研究[D];電子科技大學;2015年

10 趙昊巖;溶液法制備有機晶態(tài)薄膜及其晶體管特性研究[D];清華大學;2015年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 李敏;共摻雜LiNbO_3薄膜鐵磁性鐵電性能的研究[D];天津理工大學;2015年

2 張創(chuàng)立;納米α-Fe_20_3/Ti0_2薄膜的制備及其光解水制氫研究[D];天津理工大學;2015年

3 王翠娟;B位異價元素摻雜BiFeO_3薄膜的制備與性能研究[D];山東建筑大學;2015年

4 阿立瑪;摻鈰與摻鉻對于鐵酸鉍薄膜鐵電性影響的研究[D];內(nèi)蒙古大學;2015年

5 石璐丹;電沉積制備硫族電池薄膜及其性能研究[D];山東建筑大學;2015年

6 張美杰;射頻磁控濺射制備金屬/CrN薄膜及其特性研究[D];延邊大學;2015年

7 王艷艷;液相法制備Ti0_2和Cu_2S薄膜的摩擦學性能的研究[D];青島理工大學;2015年

8 臺運東;高功率脈沖磁控濺射技術(shù)制備Ti-Cu薄膜及血小板粘附件為[D];西南交通大學;2015年

9 張旭;有機/無機雜化鈣鈦礦薄膜的制備及其性能研究[D];內(nèi)蒙古大學;2015年

10 張帥拓;多弧離子鍍制備TiN/TiCrN/TiCrAIN多層硬質(zhì)膜的研究[D];沈陽大學;2015年

  本文關(guān)鍵詞：銦鎵鋅氧薄膜的制備、物性及相關(guān)器件研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：387756