α-NbZnSnO薄膜的制備與表征及其在薄膜場效應(yīng)晶體管中的應(yīng)用.pdf

1、進(jìn)入21世紀(jì)以來，隨著人類社會信息化程度不斷加深，超薄、高清、大屏、節(jié)能和透明先進(jìn)顯示技術(shù)顯得尤為重要，甚至已經(jīng)成為一個(gè)國家戰(zhàn)略性高新科技產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)。目前工業(yè)中廣泛采用的a-Si（非晶硅）和LTPS（低溫多晶硅）材料分別存在著遷移率低及不能大面積成膜的缺點(diǎn)，而非晶態(tài)氧化物半導(dǎo)體材料(AOS)則可接近完美的解決以上問題，因此受到了廣泛關(guān)注。目前日韓企業(yè)雖然已開發(fā)出非晶態(tài)銦鎵鋅氧(a-IGZO)材料并進(jìn)行了工業(yè)化生產(chǎn)，但我國在相關(guān)方面的研究卻

2、非常欠缺，因此，開展相關(guān)領(lǐng)域的研究對我國薄膜晶體管(TFT)技術(shù)的發(fā)展尤為必要。
　　本文采用射頻磁控濺射的方法在室溫下制備非晶態(tài)鈮鋅錫氧（α-NZTO）薄膜，通過調(diào)節(jié)濺射過程中的濺射壓強(qiáng)、濺射功率及對所制備薄膜進(jìn)行后續(xù)退火處理等來探索制備α-NZTO薄膜最佳工藝參數(shù)。發(fā)現(xiàn)在濺射壓強(qiáng)為0.6Pa、濺射功率為120W并在400℃下退火處理2h可獲得在材料結(jié)構(gòu)、表面粗糙度、電學(xué)及光學(xué)等綜合性能最佳的薄膜。XRD和HR-TEM測量結(jié)果表

3、明按照以上參數(shù)制備的薄膜均為非晶態(tài);通過紫外-可見光透射光譜測量分析發(fā)現(xiàn)，所制備薄膜在可見光范圍內(nèi)透射率均在80％以上;Hall測量結(jié)果表明，所制備薄膜在以上生長參數(shù)下，載流子遷移率先增大后減小，并且隨著Nb摻雜含量的增大，薄膜中載流子濃度會單調(diào)減小;XPS測量結(jié)果表明，隨著Nb摻雜含量的增大，薄膜中氧空位占比會單調(diào)減小，這說明Nb元素的摻入可有效抑制薄膜中氧空位的形成。
　　在制備TFT器件時(shí)，采用以上探索出來的薄膜生長最佳參數(shù)

4、生長α-NZTO薄膜并將其作為TFT器件的溝道層。主要探索退火處理、濺射過程中氧分壓、TFT器件溝道寬長比、Nb摻雜含量等參數(shù)對TFT器件性能的影響。在氧分壓為0Pa、溝道長寬比為1000∶100、Nb摻雜比率為0.2且在400℃下退火2h后，TFT器件性能達(dá)到最優(yōu)，此時(shí)TFT器件的電子遷移率μFE為0.48cm2s-1v-1，閩值電壓Vth為-6.43V，亞閾值擺幅SS為1.63V/decade，開關(guān)比為1.9×107。以所制備TFT