SnO2和NiO薄膜晶體管的研究.pdf

1、當(dāng)今科技中，薄膜晶體管(TFT)的發(fā)展速度快完全超出人們想象，已經(jīng)在諸多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。隨著現(xiàn)代半導(dǎo)體工藝發(fā)展水平的不斷提高，制備的薄膜晶體管性能越來越好，組成的顯示器件也越來越加完善。目前具有載流子遷移率高、薄膜的均一性好、透明、工藝制備所需溫度低、制備制作工藝很簡單等諸多優(yōu)點(diǎn)的透明氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管受到全世界顯示器技術(shù)研究人員的廣大關(guān)注。在本文中我們主要研究制備新型氧化物薄膜晶體管(TFT)，噴霧熱分解法制備n型SnO2-

2、TFT和射頻磁控濺射法制備p型NiO-TFT，為將來實(shí)現(xiàn)制備互補(bǔ)型電路的器件做基礎(chǔ)。
　　本征SnO2為一種寬帶隙半導(dǎo)體材料，在常溫下直接帶隙范圍約為3.6～4.3 eV。SnO2本身在可見光區(qū)域透過率高、化學(xué)物理性能穩(wěn)定而得到諸多領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。本文我們采用價(jià)格低廉、制備工藝簡單的噴霧熱分解法，用SnCl4·5H2O水溶液作為前驅(qū)體溶液，在SiO2/Si襯底上制備了SnO2薄膜。分析不同退火溫度處理對(duì)樣品結(jié)晶結(jié)構(gòu)質(zhì)量、光學(xué)透過率

3、和光學(xué)帶隙、電學(xué)特性的影響。在制備薄膜的基礎(chǔ)上，我們制備底柵式SnO2-TFT，分析了退火溫度、噴嘴到襯底的距離及噴涂時(shí)間對(duì)器件電學(xué)性能的影響。得到薄膜晶體管器件理想的退火溫度為450℃，噴嘴到襯底距離為5cm、噴涂時(shí)間為5min。大量的文獻(xiàn)證實(shí)，化學(xué)沉積方法制備的SnO2薄膜含有大量的缺陷和剩余電子，載流子濃度很大，不適于應(yīng)用到器件溝道層。而本文采用低溫溶液熱分解法制備得到的SnO2薄膜，載流子濃度得到一定的控制，適用于晶體管器件溝道

4、層。制備得到SnO2-TFT輸出特性曲線表現(xiàn)良好的飽和性，飽和區(qū)的遷移率為0.37 cm2V-1s-1，閾值電壓為-2 V，開關(guān)電流比為106，亞閾值擺幅為2V/dec。與此同時(shí)，我們測得器件的柵極漏電流與開態(tài)電流之間相差6個(gè)數(shù)量級(jí)，保證了器件不受柵極漏電流的影響。我們研究了可見光對(duì)器件電學(xué)性質(zhì)的影響，輸出特性幾乎沒有影響，表明透明電子器件的應(yīng)用前景。
　　NiO是一種直接寬禁帶半導(dǎo)體材料，禁帶寬度為3.5～3.9 eV。本實(shí)驗(yàn)采