本文選題：薄膜晶體管 + 金屬氧化物�。� 參考：《青島大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：在過去的是十幾年里,以金屬氧化物半導(dǎo)體為基的薄膜晶體管憑借其優(yōu)異的電學(xué)性質(zhì)、大面積制備的均勻性以及良好的光學(xué)透過率已經(jīng)成為平板顯示器的核心器件。目前,一些利用氧化物薄膜晶體管驅(qū)動的顯示器原型設(shè)備已經(jīng)出現(xiàn)。隨著市場急需的成本效益及大面積電子器件集成要求,溶液法制備工藝憑借其簡單、低成本、大面積均勻性和可空氣環(huán)境加工等優(yōu)點成為了有力的競爭者。該論文將集中研究并討論利用溶液法制備金屬氧化物半導(dǎo)體/絕緣體及其在薄膜晶體管(Thin-film transistor,TFT)中的應(yīng)用等問題。主要的研究內(nèi)容分為以下三部分:第一章:我們利用溶膠凝膠技術(shù)制備了具有高介電常數(shù)(高k)的Zr O_2介電薄膜材料。利用紫外光(UV)化學(xué)處理在低溫下(150 oC)分解前驅(qū)體薄膜中的雜質(zhì),實現(xiàn)具有低漏電流、高電容密度的高k薄膜。基于ZrO_2作為柵絕緣層,我們研究了不同退火溫度對In_2O_3 TFT器件電學(xué)性質(zhì)的影響。結(jié)果表明優(yōu)化的In_2O_3/ZrO_2TFT在極低的操作電壓(1.5 V)下表現(xiàn)高的場效應(yīng)遷移率和大的電流開關(guān)比。這對低功耗、便攜式、可利用電池驅(qū)動的設(shè)備研發(fā)具有重要科學(xué)意義。第二章:研究了利用水溶膠技術(shù)制備低壓、高性能TFT器件。采用金屬硝酸鹽和去離子水制備水溶膠前驅(qū)體溶液。相比于傳統(tǒng)有機系溶液配制方法,水溶膠技術(shù)具有低溫、環(huán)保等優(yōu)點。我們利用該方法制備了InZnO半導(dǎo)體和Y2O3高k介電薄膜。研究了不同退火溫度及退火時間對器件電學(xué)性質(zhì)的影響。結(jié)果表明采用水溶膠制備的TFT器件在低溫下通過延長退火時間可以實現(xiàn)高溫退火的電學(xué)性質(zhì)。第三章:研究了利用溶液法制備p型金屬氧化物TFT的電學(xué)性能。通過調(diào)研文獻我們發(fā)現(xiàn)目前金屬氧化物半導(dǎo)體的研究都集中于n型材料,這對于p-n結(jié)和互補金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)電路的研發(fā)極為不利。利用醋酸鎳,乙醇胺和無水乙醇作為前驅(qū)體,我們研究了不同退火溫度對NiO薄膜理化性質(zhì)的影響。在250 oC退火溫度下,我們制備了具有良好表面形貌、透明非晶的p型NiO半導(dǎo)體薄膜。在該條件下制備得到的TFT器件遷移率為0.07 cm2/Vs,器件開關(guān)比達到4×104。
[Abstract]:In the past decade, thin film transistors based on metal oxide semiconductors have become the core devices of flat panel displays due to their excellent electrical properties, large area homogeneity and good optical transmittance. At present, some display prototype devices driven by oxide thin film transistors have emerged. With the urgent market cost-benefit and large-area electronic device integration requirements, the solution preparation process has become a strong competitor with its advantages of simplicity, low cost, large area uniformity and air-environment processing This paper will focus on the preparation of metal oxide semiconductors / insulators by solution method and its application in Thin-film transistors TFTs. The main research contents are as follows: chapter 1: we prepared Zr O _ 2 dielectric thin films with high dielectric constant (k) by sol-gel technique. The high k thin films with low leakage current and high capacitance density were realized by UV UV chemical treatment at low temperature (150 OC) to decompose the impurities in the precursor films. Based on ZrO_2 as gate insulator, we studied the effect of annealing temperature on electrical properties of In_2O_3 TFT devices. The results show that the optimized In_2O_3/ZrO_2TFT exhibits high field effect mobility and high current-switching ratio at extremely low operating voltage of 1.5 V. This is of great scientific significance to the research and development of low power, portable and battery-driven devices. Chapter 2: the preparation of low-pressure and high-performance TFT devices by hydrosol technology is studied. The precursor solution of hydrosol was prepared by metal nitrate and deionized water. Compared with the traditional organic solution preparation method, the hydrosol technology has the advantages of low temperature and environmental protection. InZnO semiconductor and Y2O3 high k dielectric thin films were prepared by this method. The effects of annealing temperature and annealing time on the electrical properties of the device are studied. The results show that the electrical properties of high temperature annealing can be realized by prolonging annealing time at low temperature for TFT devices prepared by hydrosol. Chapter 3: the electrical properties of p-type metal oxide TFT prepared by solution method are studied. It is found that the research of metal oxide semiconductors is focused on n-type materials, which is unfavorable to the research and development of p-n junction and complementary metal oxide semiconductor (CMOS) circuits. Using nickel acetate, ethanolamine and anhydrous ethanol as precursors, we studied the effects of annealing temperature on the physical and chemical properties of NiO films. P-type NiO semiconductor films with good surface morphology and transparent amorphous structure were prepared at 250oC annealing temperature. Under this condition, the mobility of TFT device is 0.07 cm ~ 2 / V _ s, and the switch ratio is 4 脳 10 ~ 4.
【學(xué)位授予單位】：青島大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TN321.5

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本文編號：1901696