【摘要】：本文的研究工作大致分為兩部分,第一部分是p型非晶氧化物薄膜制備和對其性能的研究,第二部分是n型非晶氧化物薄膜的制備和以其為有源層材料制備的TFTs器件的研究。在未來,電子設備將趨向于發(fā)展為透明柔性,因而TFTs器件的透明柔性化是不可或缺的重要一環(huán)。以非晶氧化物半導體薄膜作為溝道層制備的TFTs器件,因制備溫度較低可在柔性襯底上生長、可見光范圍透明度高,成為透明柔性電子設備的研究熱點之一。目前研究較為成熟且已經取得廣泛商業(yè)化應用的就是非晶InGaZnO體系材料。但由于In和Ga元素的儲量十分有限,出于未來可持續(xù)發(fā)展的考慮,開發(fā)新的材料體系取代這兩種元素具有重要意義。而p型TFTs器件是邏輯電路的重要部分,故在開發(fā)透明柔性邏輯電路方面,滿足對p型非晶氧化物的需求十分關鍵。基于以上考慮,我們一方面制備出一種新的p型非晶氧化物CuNiSnO并對其光學、電學等各方面性能進行了深入研究;另一方面還采用Sn和Mg元素,分別取代In和Ga元素,制備出一種新的n型非晶氧化物ZnMgSnO和相應的TFTs器件。主要內容如下:1.采用脈沖激光沉積方法制備出p型非晶氧化物CuNiSnO,研究材料生長時的襯底溫度對其性能的影響。所有制備的薄膜樣品均為非晶態(tài),成分分布均勻,表面光滑平整,平均可見光透過率在80%以上。100℃條件下所得薄膜具有最佳電學性能,空穴濃度達到約4×1O15cm-3,電阻率約為8×103 Ω·cm。2.以100℃條件下所得CuNiSnO薄膜為有源層,成功制備出p型TFTs器件,場效應遷移率μFE為0.0764 cm21S-1,開關態(tài)電流比Ion/Ioff約為103,器件性能同n型相比還有較大差距,但對于p型非晶氧化物TFTs器件的研究推進具有重要意義。3.采用溶液旋涂方法制備出n型非晶氧化物ZnMgSnO,研究Mg含量對材料性能的影響。所有制備的薄膜樣品均為非晶態(tài),可見光透明度高,但粗糙度較大。隨Mg含量的升高,氧空位濃度降低,載流子濃度下降,故ZnMgSnO中的Mg元素同InGaZnO材料體系中的Ga元素有相同作用。4.將所得ZnMgSnO薄膜作為有源層制備TFTs器件,獲得的綜合性能最佳器件的溝道層為Mg含量為0.5的薄膜,具體性能指標數(shù)值如下:場效應遷移率μFE為0.083mc2·V-1·S-1,開關態(tài)電流比Ion/Ioff約為3.0×105,閾值電壓Vth為0.513V。對這種新的n型非晶氧化物體系的研究為尋找取代InGaZnO TFTs有源層的材料體系做出了一定探索。
【圖文】：

圖２．１邋（ａ）邋ＩｎＧａＺｎ０４晶體結構示意圖，（ｂ）非晶ＩｎＧａＺｎＯ結構示意圖逡逑Ｆｉｇ．邋２．１邋（ａ）邋Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｏｆ邋ＩｎＧａＺｎ０４邋ｃｒｙｓｔａｌ邋ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，，邋（ｂ）邋ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｏｆ邋ＩｎＧａＺｎＯ邋ａｍｏｒｐｈｏｕｓ逡逑ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ逡逑

圖２．２邋（ａ）非晶態(tài)和（ｂ）晶態(tài)態(tài)密度函數(shù)的比較逡逑Ｆｉｇ．邋２．邋２邋Ｔｈｅ邋ｃｏｍｐａｒｉｓｉｏｎ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋Ｓｔａｔｅ邋ｄｅｎｓｉｔｙ邋ｆｕｎｃｔｉｏｎ邋ｆｏｒ邋（ａ）邋ａｍｏｒｐｈｏｕｓ邋ａｎｄ邋（ｂ）邋ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ邋ｓｔａｔｅ逡逑
【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TB383.2;TN321.5

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