ZnSnO基薄膜晶体管的制备和性能研究
本文关键词：ZnSnO基薄膜晶体管的制备和性能研究 出处：《北京交通大学》2017年博士论文 论文类型：学位论文
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【摘要】：薄膜晶体管(thin film transistor,TFT)是 TFT-LCD 和 AM-OLED 等平板显示的核心部分,其性能决定了平板显示器的分辨率和尺寸。传统的硅基薄膜晶体管因其迁移率低、大面积均匀性差等缺点而难以满足未来显示的要求,而金属氧化物薄膜晶体管因其迁移率高、大面积均匀性好、开口率高等诸多优势被认为是下一代显示器的理想候选薄膜晶体管。但目前的金属氧化物TFT仍不能满足大容量、超高清、超大尺寸、超高分辨率以及3D等现代显示技术的发展需要。为了制备高迁移率的金属氧化物薄膜晶体管以满足上述显示技术的发展需要,本文展开了如下研究工作:1.用磁控溅射制备了底栅极型InZnO:LiTFTs。研究了有源层的结晶和光透射性能;研究了有源层厚度、退火温度以及氧气流量对InZnO:LiTFTs电学性能的影响,并对其变化规律的机理进行了探讨,得到了有源层厚度、退火温度以及氧气流量等良好的制备条件,其器件迁移率为16.7 cm2/Vs,阈值电压为4.6V,开关比为1.2×106;研究了InZnO:LLiTFTs在空气中电学性能随时间的衰变,结果表明该器件具有良好的稳定性。2.用磁控溅射制备了底栅极型Zn0.5Sn0.5O:Li TFTs。研究了有源层的结构和光学性质;研究了有源层厚度、退火温度、氧气流量和氩气流量对Zn0.5Sn0.5O:Li TFTs电学性能的影响,并讨论了其变化规律的机理,得到了有源层厚度、退火温度、氧气流量以及氩气流量等良好的制备条件,其器件迁移率为30.3cm2/Vs,阈值电压为2.1V,开关比为7.4×107。3.用磁控溅射制备了底栅极型Zn0.7SnO.30:LiTFTs。研究了有源层的结构和光学性质;研究了有源层厚度、退火温度和氧气流量与Zn0.7Sn0.3O:Li TFTs性能的变化规律,并讨论了其机理;得到Zn0.7Sn0.30:LiTFTs的迁移率为36.7cm2/Vs、阈值电压为 6.0V、开关比为 4.6×107;研究了 Zn0.7Sn0.30:Li TFTs真空退火和器件整体退火对其电学性能的影响,结果表明真空退火和器件整体退火都不利于提高Zn0.7Sn0.3O:Li TFTs的迁移率。4.用磁控溅射制备了底栅极型Zn0.9Sno.1O:LiiTFTs。研究了有源层的结构和光学性质;研究了有源层厚度、退火温度和氧气流量对Zn0.9Sn0.1O:LiiTFTs电学性能的影响,并讨论了其变化规律的机理,得到了有源层厚度、退火温度以及氧气流量等良好的制备条件,所制备的Zn0.9Sn0.1O:Li TFTs迁移率可达45.1 cm2/Vs。研究了 Zno.9Sn0.1O:Li TFTs在空气中电学性能随时间的衰变,结果表明Zn0.9Sno.1O:Li TFTs具有较好的稳定性。最后讨论了ZnSnO:LiTFTs的不同Zn、Sn比例对其电学性能的影响,发现Zn、Sn配比在0.9/0.1时,ZnSnO:Li TFTs的迁移率最高。
[Abstract]:Thin film transistor (thin film, transistor, TFT) is the core part of TFT-LCD and AM-OLED flat panel display, its performance determines the resolution and size of flat panel display. The traditional silicon thin film transistor due to its low mobility, large area and poor uniformity of faults and difficult to meet the future requirements of display, and the metal oxide thin film transistor because of its high mobility, large area uniformity, opening many advantages of higher rate is considered to be an ideal candidate for the next generation of thin film transistor display. But the metal oxide TFT currently still can not meet the large capacity, ultra high definition, large size, high resolution and 3D modern display technology development needed to prepare. The metal oxide thin film transistor with high mobility to meet the development needs of the display technology, this paper carried out research work as follows: 1. were prepared by magnetron sputtering bottom gate type InZnO:LiTF Ts. of the active layer crystallization and light transmission properties; active layer thickness on the annealing temperature and the influence of oxygen flow on the electrical properties of InZnO:LiTFTs, and the mechanism of the variation were discussed, the active layer thickness, annealing temperature and oxygen flow rate as well as the preparation conditions, the migration rate of the device 16.7 cm2/Vs, the threshold voltage is 4.6V, the switch is 1.2 x 106 InZnO:LLiTFTs in the air; electrical performance with time decay was studied, the results show that the device has good stability of.2. were prepared by magnetron sputtering bottom gate type Zn0.5Sn0.5O:Li TFTs. on the structure and optical properties of the active layer; the active layer thickness, research effect of annealing temperature, oxygen flow and argon flow rate on the electrical properties of Zn0.5Sn0.5O:Li TFTs, the mechanism of its changes and discussion, the active layer thickness is obtained, annealing temperature, oxygen flow And the argon flow good preparation conditions, the migration rate of 30.3cm2/Vs devices, the threshold voltage is 2.1V, the switch ratio is 7.4 * 107.3. by the bottom gate type Zn0.7SnO.30:LiTFTs. on the structure and optical properties of the active layer prepared by magnetron sputtering; active layer thickness on variation of annealing temperature and oxygen flow rate and Zn0.7Sn0.3O:Li the performance of TFTs, and the mechanism was discussed; the Zn0.7Sn0.30:LiTFTs migration rate is 36.7cm2/Vs, the threshold voltage is 6.0V, the switch is 4.6 * 107; the effect of Zn0.7Sn0.30:Li TFTs vacuum annealing and annealing on the electrical properties of the device. The results show that the vacuum annealing and annealing device is not conducive to improving the rate of migration of Zn0.7Sn0.3O:Li TFTs.4. were prepared by magnetron sputtering bottom gate type Zn0.9Sno.1O:LiiTFTs. on the structure and optical properties of the active layer; the active layer thickness on the annealing temperature. Effects of temperature and oxygen flow rate on the electrical properties of Zn0.9Sn0.1O:LiiTFTs, the mechanism of its changes and discussion, the active layer thickness is obtained, annealing temperature and oxygen flow rate as well as the preparation conditions, the prepared Zn0.9Sn0.1O:Li TFTs of Zno.9Sn0.1O:Li TFTs in the air and electrical properties with time decay migration rate can reach 45.1 cm2/Vs. results. Zn0.9Sno.1O:Li shows that TFTs has good stability. At last discussed the different effects of Sn, ZnSnO:LiTFTs Zn, the proportion of the electrical properties of Zn, the ratio of Sn in 0.9/0.1 ZnSnO:Li TFTs, the migration rate is the highest.
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TN321.5
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，本文编号：1394121
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