α-NbZnSnO薄膜的制备与表征及其在薄膜场效应晶体管中的应用

发布时间：2018-01-07 23:21

本文关键词：α-NbZnSnO薄膜的制备与表征及其在薄膜场效应晶体管中的应用　出处：《浙江大学》2015年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：进入21世纪以来,随着人类社会信息化程度不断加深,超薄、高清、大屏、节能和透明先进显示技术显得尤为重要,甚至已经成为一个国家战略性高新科技产业基础。目前工业中广泛采用的a-Si(非晶硅)和LTPS(低温多晶硅)材料分别存在着迁移率低及不能大面积成膜的缺点,而非晶态氧化物半导体材料(AOS)则可接近完美的解决以上问题,因此受到了广泛关注。目前日韩企业虽然已开发出非晶态铟镓锌氧(a-IGZO)材料并进行了工业化生产,但我国在相关方面的研究却非常欠缺,因此,开展相关领域的研究对我国薄膜晶体管(TFT)技术的发展尤为必要。本文采用射频磁控溅射的方法在室温下制备非晶态铌锌锡氧(a-NZTO)薄膜,通过调节溅射过程中的溅射压强、溅射功率及对所制备薄膜进行后续退火处理等来探索制备a-NZTO薄膜最佳工艺参数。发现在溅射压强为0.6Pa、溅射功率为120W并在400℃下退火处理2h可获得在材料结构、表面粗糙度、电学及光学等综合性能最佳的薄膜。XRD和HR-TEM测量结果表明按照以上参数制备的薄膜均为非晶态；通过紫外-可见光透射光谱测量分析发现,所制备薄膜在可见光范围内透射率均在80%以上；Hall测量结果表明,所制备薄膜在以上生长参数下,载流子迁移率先增大后减小,并且随着Nb掺杂含量的增大,薄膜中载流子浓度会单调减小；XPS测量结果表明,随着Nb掺杂含量的增大,薄膜中氧空位占比会单调减小,这说明Nb元素的掺入可有效抑制薄膜中氧空位的形成。在制备TFT器件时,采用以上探索出来的薄膜生长最佳参数生长a-NZTO薄膜并将其作为TFT器件的沟道层。主要探索退火处理、溅射过程中氧分压、TFT器件沟道宽长比、Nb掺杂含量等参数对TFT器件性能的影响。在氧分压为0Pa、沟道长宽比为1000：100、Nb掺杂比率为0.2且在400℃下退火2h后,TFT器件性能达到最优,此时TFT器件的电子迁移率μFE为0 .48cm2s-1v-1,阈值电压Vth为-6.43V,亚阈值摆幅SS为1.63V/decade,开关比为1.9×107。以所制备TFT器件的亚阈值摆幅SS为基础,对TFT器件中沟道层和绝缘层界面态及材料体缺陷密度Nt进行分析发现,退火处理可显著减小Nt的值。
[Abstract]:The results of XRD and HR - TEM measurements show that the thin films prepared by the above parameters are amorphous . The results show that , with the increase of Nb doping content , the oxygen vacancies in the films decrease monotonically with the increase of Nb doping content .

【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN386;TB383.2

【参考文献】