钇铟共掺杂氧化锌薄膜特性的研究
本文选题：YIZO 切入点：透明导电薄膜 出处：《山东大学》2017年硕士论文 论文类型：学位论文
【摘要】：氧化锌(ZnO)为n型氧化物半导体,呈六方纤锌矿结构,禁带宽度为3.37eV,属于宽禁带半导体材料,可用于透明电极、平板显示和智能窗口材料等领域。但是其光电特性在高温下不是很稳定,我们希望通过在其薄膜中掺入两种或两种以上的元素来进一步提高其性能。掺入In导致的其晶格变化不大,且In的电负性大,在晶格中以替位的方式存在,能够实现有效掺杂。掺入金属Y能够展宽其带隙,改善ZnO的晶格结构,增强其光学透过率和增强紫外辐射。制备YIZO薄膜的工艺简单,成本较低,如果提高YIZO薄膜的光电特性,使其制备工艺优化,对Y1ZO薄膜在光电器件领域的应用意义重大。1.YIZO透明导电薄膜在本论文中,我们共溅射了四组YIZO样品,并分别测试并分析了溅射时的功率、时间、气压和氧分压对YIZO薄膜结构特征、表面形貌及光电特征的影响。主要内容和结论如下:(1)研究了其他条件相同,溅射功率分别为80W、100W、120W和140W时,YIZO薄膜的特性。对样品进行一系列的测试和分析后可知,不同功率下的YIZO薄膜均为非晶结构。在可见光范围内所有的YIZO薄膜的光透过率都超过了 80%,即使增大溅射功率,其光透过率的变化也不大,但是吸收边却产生了红移现象。伴随功率的增大,YIZO薄膜的带隙由3.42eV减小到3.15eV,其载流子迁移率在逐渐增大,当功率为120W时,膜中载流子的浓度最大,此时,薄膜的电阻率最低,为6.48×102Ω·cm。(2)研究了其他条件相同,溅射时间分别为30min、40min、50min和60min时,YIZO薄膜的特性。对样品进行一系列的测试和分析后可知,不同时间下的YIZO薄膜均为非晶结构,在可见光范围内所有的YIZO薄膜的光透过率都超过了 82%,即使增长溅射时间,其光透过率的变化也不大,但是吸收边却产生了红移现象。伴随时间的增长,YIZO薄膜的带隙由3.19eV减小到3.02eV,其载流子迁移率在逐渐增大,但是载流子浓度却在减小,受迁移率和载流子浓度的影响,当时间为30min时,其电阻率最低,为1.50×10-1Ω·cm。(3)研究了其他条件相同,溅射气压分别为0.4Pa、0.7Pa、1.OPa和1.3Pa时,YIZO薄膜的特性。对样品进行一系列的测试和分析后可知,不同溅射气压下的YIZO薄膜均为非晶结构,在可见光范围内不同气压下的YIZO薄膜的光透过率都超过了 81%,溅射气压对其带隙影响不大,当溅射时气体的压强为0.7Pa时,其光学带隙为3.31eV。迁移率、载流子浓度和电阻率随气压变化的规律并不明显。(4)在其他条件相同,氧分压分别为0、0.14、0.29和0.43时,研究了 YIZO薄膜的特性。对样品进行一系列的测试和分析后可知,不同氧分压下的YIZO薄膜均为非晶结构,伴随氧分压的升高,其粗糙度减小而光透过率增大。2.YIZO薄膜晶体管本文选择表面覆盖了一层300nmSiO2绝缘层的重掺杂P型硅为衬底,并用射频磁控溅射法在SiO2表面生长一层YIZO薄膜,然后利用热蒸发镀膜法在YIZO表面镀上铝电极,从而制备了底栅顶接触型的YIZO TFT,并研究了 YIZO薄膜晶体管的电学特性。经测试可知,YIZOTFT为n沟道耗尽型器件,当有源层的溅射时间为2min时,器件的性能较好,其 S.S 为 1.12V/dec.,Vth为-0.94V,μFE为 0.53cm2/V·s,Ion/Ioff为 3.65×104。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TN304.21;TN321.5
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，本文编号：1649243
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