高k金屬氧化物薄膜及晶體管的制備與研究.pdf

1、20世紀平板顯示技術的出現(xiàn)，把人類帶入了飛速發(fā)展的信息社會，人類社會從此發(fā)生了質的飛躍。而平板顯示的核心元件就是薄膜晶體管（TFT），它的性能直接決定了顯示器的顯示質量。隨著半導體技術的迅速發(fā)展，顯示器正朝著高分辨率、大面積、低成本等方向發(fā)展。采用傳統(tǒng)的二氧化硅（SiO2）作為TFT的介電層，為提高器件載流子遷移率，常常采用減小厚度的方法來增大電容密度。當其厚度減小到一定程度時，會出現(xiàn)量子隧穿效應，漏電流急劇增加，使SiO2失去絕緣性。

2、因此隨著時代的進步定會推動高介電常數(shù)（?）材料替代 SiO2做為介電層，獲得相同電容密度時，采用高?材料作為介電層其厚度遠遠大于 SiO2介電層厚度，這就有效的減小了量子隧穿效應，減小了介電層的漏電流。
　　本文首先介紹了金屬氧化物薄膜晶體管的發(fā)展歷程，詳細描述了TFT的工作原理、性能參數(shù)及其應用。實驗部分主要研究了氧化鎂（MgO），氧化鈦（TiO2）和氧化鋁（Al2O3）三種介電材料。采用溶膠凝膠的方法制備了MgO薄膜，探究了不

3、同退火溫度（300,400,500和600℃）對薄膜性質的影響，并對不同退火溫度的MgO薄膜進行了熱重、X射線衍射和原子力顯微鏡等的表征。為研究MgO介電層在TFT中的應用，溶液法制備了氧化銦（In2O3）為溝道層的薄膜晶體管。實驗表明，500℃下退火2小時的MgO薄膜具有極小的漏電流（3.5×10-10 A/cm2）和極大的電容密度（370 nF/cm2）。基于此條件下的In2O3 TFT同樣具有良好的電學性質，電流開關比達到107，