鋰氮摻雜氧化鋅薄膜晶體管的制備與性能.pdf

1、ZnO基TFT因其在平板顯示和透明電路領(lǐng)域的廣闊應(yīng)用前景而備受國內(nèi)外的關(guān)注。由于ZnO中存在Zn填隙、O空位等本征缺陷，致使常規(guī)制備的ZnO薄膜中載流子濃度會較大，使得制備的未摻雜的ZnO-TFT的關(guān)態(tài)電流較大，開關(guān)比偏小;而現(xiàn)已報道的摻雜的ZnO基TFT性能又不夠理想。提高ZnO基TFT性能的一個關(guān)鍵是有效地調(diào)控有源層的載流子濃度。
　　Li和N分別作為Zn和O的合適的替位者(LiZn和NO)，可調(diào)節(jié)ZnO中的載流子濃度，通過合

2、理摻雜Li和N，有望提高ZnO-TFT的性能?；谝陨峡紤]，本論文主要制備了Li、N摻雜的ZnO基TFTs，并通過優(yōu)化有源層沉積條件，得到了性能優(yōu)良的ZnO基TFT。主要研究內(nèi)容如下:
　　(1)用磁控濺射在SiO2/p-Si襯底上研制出了ZnO∶Li-TFT，研究了退火溫度、有源層厚度、溝道寬長比對其性能的影響。實驗結(jié)果表明，有源層厚度為30nm，退火溫度為800℃時器件性能最佳，其遷移率為7.6 cm2/Vs，開關(guān)比為2.3×

3、107。與Al、Mg、Ga等摻雜的ZnO-TFTs相比，其性能有所改善。
　　(2)用磁控濺射制備了ZnO∶N-TFT，研究了退火溫度、有源層厚度、溝道寬長比對其性能的影響，并研究了該器件的穩(wěn)定性。實驗結(jié)果表明，有源層厚度為30nm，退火溫度為800℃時器件性能最佳，其遷移率為22.1 cm2/Vs，開關(guān)比為1.1×108，開態(tài)電流為9.4×10-3A。相比已報道的Al、Mg、Ga等摻雜的ZnO-TFTs，其性能有顯著提高;相比本

4、征ZnO-TFTs，其開關(guān)比也有很大改善。結(jié)果表明，該器件在空氣中放置120天仍保持較高遷移率μSAT=19.3·cm2/Vs，有較好穩(wěn)定性。
　　(3)用磁控濺射制備了底柵極結(jié)構(gòu)的ZnO∶(Li，N)-TFT。研究了退火溫度、有源層厚度、溝道寬長比對其性能的影響，并探究了該器件的穩(wěn)定性。實驗結(jié)果表明，30nm厚的有源層800℃退火的器件性能最佳，其遷移率高達(dá)33.6 cm2/Vs，開關(guān)比高達(dá)1.1×108，開態(tài)電流為8.2×10

5、-3 A;相比已報道的Al、Mg、Ga等摻雜的ZnO-TFTs和本征ZnO-TFTs，其性能均有顯著提高，表現(xiàn)出Li-N共摻雜的優(yōu)越性。該器件在空氣中放置180天后，遷移率稍微降至31.2 cm2/Vs，表明了器件良好的穩(wěn)定性。
　　(4)用磁控濺射制備了未退火的ZnO∶(Li，N)-TFT，研究了有源層厚度、紫外臭氧處理、氬氧氣流比以及Al2O3緩沖層對器件性能的影響，并探討了器件穩(wěn)定性。實驗結(jié)果表明，有源層厚度為20 nm時器