基于水性超薄zro2高κ介電層的薄膜晶體管的制備與研究

1、分類號：O41 密級：公開UDC：530 學(xué)校代碼：11065碩士學(xué)位論文基于水性超薄 基于水性超薄 ZrO2 高?介電層的薄膜晶體管的制備與研究高?介電層的薄膜晶體管的制備與研究朱春丹指 導(dǎo) 教 師 單福凱 教授學(xué)科專業(yè)名稱 物理學(xué)論文答辯日期 2017 年 6 月 4 日I 摘 要 自 20 世紀平板顯示技術(shù)的出現(xiàn)， 人類進入了信息社會， 人類社會因此發(fā)生了質(zhì)的飛躍。平板顯示的核心元件為薄膜晶體管（Thin Film Tran

2、sistor, TFT） ，但隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，平板顯示器件對薄膜晶體管的性能要求也越來越高。目前通常采用非晶硅 TFT 和多晶硅 TFT 等作為有源矩陣液晶顯示器（AMLCD）和有源矩陣有機發(fā)光二極管（AMOLED）的驅(qū)動和開關(guān)，但傳統(tǒng)的非晶硅 TFT 和多晶硅 TFT具有遷移率低、光敏性強、制備工藝復(fù)雜、成本高等缺點，限制了它們在廣闊范圍中的應(yīng)用。而金屬氧化物薄膜晶體管用于平板顯示中，不僅遷移率高、制備工藝簡單、穩(wěn)定性強、透明

3、度好，而且能夠大規(guī)模的生產(chǎn)，展現(xiàn)了其巨大的應(yīng)用前景。 本文研究了水性超薄高?氧化鋯 （ZrO2） 薄膜， 薄膜的處理過程包括 UV 光預(yù)處理和低于 300 oC 的空氣熱退火處理， 經(jīng)測試其電學(xué)性質(zhì)顯示： 隨著退火溫度的升高，ZrO2 薄膜的漏電流密度減小，單位面積電容增大。為了驗證 ZrO2 薄膜作為柵介電層在互補金屬氧化物半導(dǎo)體 （CMOS） 器件中的應(yīng)用， 我們研究制備了 n 型 In2O3/ZrO2薄膜晶體管和 p 型 NiOx

4、/ZrO2 薄膜晶體管， 并分析了其相應(yīng)的電學(xué)性質(zhì)， 結(jié)果顯示，250oC 退火處理的 In2O3/ZrO2 TFT 展現(xiàn)了優(yōu)越的電學(xué)性質(zhì)，例如，TFT 器件的場效應(yīng)遷移率為 10.78 cm2/V s， 亞閾值擺幅為 75 mV/dec， 開關(guān)比達到 106。 此外， 250oC退火處理的 NiOx/ZrO2 TFT 器件測試結(jié)果顯示該 p 型 TFT 器件的遷移率為 4.8 cm2/V s，開關(guān)比達到 105。同時，低溫制備的以 Z