石墨烯與氧化鋅薄膜晶體管的制備及其性能分析.pdf

1、由于顯示技術(shù)快速的發(fā)展，現(xiàn)有的薄膜晶體管已不能滿足高分辨率、大尺寸、快速響應(yīng)等高性能顯示的需求。鑒于石墨烯和氧化鋅具有良好的物理、化學(xué)、電子性能，且具有良好的透明性，因此，本課題制備了石墨烯薄膜晶體管和氧化鋅薄膜晶體管，并測(cè)試分析了石墨烯和氧化鋅薄膜晶體管的性能。
　　本論文的主要研究?jī)?nèi)容和成果如下:
　　1.基于石墨烯薄膜晶體管的設(shè)計(jì)、制備及其性能分析。設(shè)計(jì)了底柵極結(jié)構(gòu)的石墨烯薄膜晶體管，利用改進(jìn)的氧化還原法制備石墨烯薄膜

2、，通過(guò)熱蒸發(fā)和光刻等工藝制備薄膜晶體管的漏極和源極，再通過(guò)雙向交流電泳法沉積石墨烯薄膜制備底柵極結(jié)構(gòu)的石墨烯薄膜晶體管。對(duì)比了溝道長(zhǎng)度分別為0.3 mm和0.1 mm的石墨烯薄膜晶體管的性能，溝道長(zhǎng)度為0.1 mm時(shí)的石墨烯薄膜晶體管的性能優(yōu)于溝道長(zhǎng)度為0.3 mm的薄膜晶體管，其開(kāi)態(tài)電流可以達(dá)到7×10-6A，但開(kāi)關(guān)電流比僅為2.4左右。
　　2.不同生長(zhǎng)條件下的氧化鋅薄膜制備及性能分析。采用直流磁控濺射技術(shù)，分別研究了不同氧氣

3、占比、濺射氣壓、濺射時(shí)間、濺射功率等濺射條件對(duì)氧化鋅薄膜的光學(xué)、結(jié)構(gòu)以及表面特性的影響。根據(jù)分析結(jié)果，可用于氧化鋅薄膜晶體管的氧化鋅薄膜的最優(yōu)濺射條件為:氧氣占比為40％，濺射氣壓為1.2 Pa，濺射功率為53 W，濺射時(shí)間為10分鐘。在該條件下制備的氧化鋅薄膜具有較高的透光率、良好的結(jié)晶性、高禁帶寬度等性能。
　　3.基于氧化鋅薄膜晶體管的設(shè)計(jì)、制備及其性能分析。設(shè)計(jì)底柵極結(jié)構(gòu)的氧化鋅薄膜晶體管，在對(duì)直流磁控濺射條件優(yōu)化的基礎(chǔ)上

4、，濺射氧化鋅薄膜作為薄膜晶體管的溝道材料，制備氧化鋅薄膜晶體管。研究對(duì)比了不同氧化鋅薄膜厚度和不同二氧化硅介質(zhì)層厚度對(duì)氧化鋅薄膜晶體管性能的影響，結(jié)果表明:氧化鋅薄膜溝道厚度的增加使氧化鋅薄膜晶體管的開(kāi)態(tài)電流、載流子遷移率、開(kāi)關(guān)電流比都有了不同程度的降低;二氧化硅介質(zhì)層厚度的增加也使得氧化鋅薄膜晶體管的開(kāi)態(tài)電流、開(kāi)關(guān)電流比大幅度下降，并且氧化鋅薄膜晶體管由N型薄膜晶體管轉(zhuǎn)變?yōu)镻型薄膜晶體管?？傮w來(lái)說(shuō)，當(dāng)氧化鋅厚度為130 nm，二氧化硅