MgZnO薄膜场效应晶体管的制备及性能研究

发布时间：2020-01-27 21:23

【摘要】：信息社会的飞速发展促进了平板显示技术的更新换代。薄膜场效应晶体管(TFT)是驱动有源矩阵液晶显示器(AMLCD)等新型显示技术的核心元件。TFT在历经了非晶硅TFT、多晶硅TFT、有机TFT的发展之后,透明氧化物TFT被认为是非常有潜力的下一代TFT技术。以ZnO基为代表的氧化物TFT由于其稳定性好、迁移率高、制备工艺简单、适合低温制造,自问世以来就广泛引起了人们的研究热情。由于MgZnO-TFT具有比ZnO-TFT更好的稳定性,一定Mg含量的MgZnO薄膜被认为用作TFT器件有源层的理想材料。本论文从MgZnO薄膜制备出发,研究了MgZnO-TFT的结构及其制备工艺,进一步优化器件的性能,主要内容如下:(1)采用脉冲激光沉积技术(PLD)在Si衬底上制备了MgZnO薄膜,采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见分光光度计(UV-vis)和光致发光光谱仪(PL)等测试手段研究了氧气压强、氧气流量和衬底温度等工艺参数对MgZnO薄膜光电性能的影响。为了减少氧化层和失配的影响,在衬底和MgZnO薄膜之间引入Mg O缓冲层,结果发现使用缓冲层显著地提高了MgZnO薄膜的结晶质量。(2)以高掺杂的p型硅片为衬底和栅电极,热氧化Si O2为绝缘层,脉冲激光沉积技术生长的MgZnO为有源层,电阻热蒸发法沉积的金属Al为源漏电极,设计和制备了底栅型MgZnO-TFT器件。研究了有源层制备工艺(氧气压强、衬底温度等)和氮气退火工艺条件对器件性能的影响,制备出了性能较好的MgZnO-TFT,其阈值电压为26.5V,迁移率为2.10 cm~2V~(-1) s~(-1),开关比为4.2×10~5。(3)对比MgZnO-TFT和ZnO-TFT,研究了在不同波长可见光照射下器件的稳定性,发现光的波长越短,器件的稳定性就越差,主要表现在阈值电压的降低和漏电流的升高;在各种波长光照射下,MgZnO-TFT表现出了比ZnO-TFT更好的稳定性。研究了MgZnO-TFT在不同正栅偏压下的偏压稳定性,当栅偏压从40V增加至60V时,特性转移曲线都向正偏压方向漂移,并且漂移幅度越来越大,导致漂移的原因是有源层和绝缘层界面处缺陷态对部分载流子的捕获。
【学位授予单位】：深圳大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TB383.2

【参考文献】

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本文编号：2573767