利用磁控溅射和溶胶—凝胶法制备ZnO-TFT及相关因素的研究

发布时间：2018-04-29 13:33

  本文选题：ZnO薄膜 + ZnO-TFT　； 参考：《北京交通大学》2011年硕士论文

【摘要】：本论文首先用磁控溅射制备了ZnO薄膜,并用该薄膜制备了ZnO-TFT,为了提升器件的性能,论文从退火温度和薄膜厚度等方面对ZnO-TFT进行了研究。最后用溶胶凝胶法制备了ZnO-TFT,比较了溶胶凝胶法与磁控溅射制备工艺的优缺点。 (1)我们首先研究了不同退火温度对器件性能的影响。实验中用磁控溅射制备了ZnO薄膜,首先对ZnO薄膜经过300℃、400℃和500℃退火,不同的薄膜经过XRD和AFM表征后,发现经过不同温度退火后,薄膜都结晶良好,薄膜的晶粒尺寸随着退火温度的升高不断增大,三种薄膜都有很好的致密性。然后我们再在三种薄膜上镀上电极制备了TFT器件,经过比较,随着退火温度从300℃升高到500℃,器件的迁移率从0.8×10-2 cm2/Vs上升到5.0×10-2 cm2/Vs,开关比从3×102提高到2.8×103,阈值电压从34V降低到26V。 (2)在研究不同厚度对器件性能影响中,我们用磁控溅射分别制备了48nm,60nm和72nm的不同厚度的ZnO薄膜,这些薄膜都经过500℃的退火。薄膜经过SEM表征,可以清晰看到不同厚度的ZnO薄膜都具有良好的结晶。然后用这些不同厚度的薄膜制备成TFT器件。经过测试,随着ZnO薄膜的厚度从72nm减小到48nm, ZnO-TFT器件的迁移率从6.9×10-2cm2/Vs上升到2.12×10-1cm2/Vs,开关比都在4.2×102左右,阈值电压也不断下降。说明ZnO薄膜的厚度减小能提高器件的性能。 (3)最后我们应用溶胶凝胶法制备了ZnO薄膜,薄膜分别经过300℃和500℃退火,经过XRD和SEM表征,薄膜在500℃退火后的结晶程度明显好于300℃,随着退火温度的升高,薄膜中的晶粒尺寸也在不断增大。用这两种薄膜做的器件对比中,随着退火温度从300℃上升到500℃,器件的迁移率1.28×10-3cm2/Vs提高2.42×10-2cm2/Vs,开关比变化不大,在4.0×102左右,阈值电压从21V下降到了5V。在分别应用了磁控溅射制备工艺和溶胶凝胶法制备出的ZnO薄膜性能对比中,我们可以看出,用磁控溅射制备的ZnO薄膜具有更高的致密性和平整性,相同条件下,用磁控溅射制备的ZnO-TFT器件较溶胶凝胶法拥有更好的性能,但溶胶凝胶法制备的条件没有磁控溅射要求的苛刻,溶胶凝胶法适合大面积生产,在空气中就能制备薄膜,不需要高真空环境,制备的成本低廉,是一种很有潜力的制备工艺。
[Abstract]:In this thesis, ZnO thin films were prepared by magnetron sputtering and ZnO-TFT thin films were prepared. In order to improve the properties of the devices, the annealing temperature and the thickness of ZnO-TFT films were studied in this paper. Finally, ZnO-TFTs were prepared by sol-gel method, and the advantages and disadvantages of sol-gel method and magnetron sputtering technology were compared. First, we studied the effect of different annealing temperature on the performance of the device. In the experiment, ZnO thin films were prepared by magnetron sputtering. The ZnO films were annealed at 300 鈩，

本文编号：1820139