摻鎢氧化銦鋅薄膜晶體管的研究.pdf

1、本課題以研發(fā)新型氧化物半導(dǎo)體溝道層材料為目的，研制了以非晶摻鎢氧化銦鋅(a-IZWO)薄膜作為溝道層，氧化鋁薄膜作為介質(zhì)層的薄膜晶體管(TFTs)。其中摻鎢氧化銦鋅薄膜采用射頻磁控濺射的方法制備而得。采用閃蒸法制備的金屬鋁作為器件的源漏電極和柵電極。探究了氧分壓、濺射壓強(qiáng)、鎢摻雜量等參數(shù)對IZWO薄膜性能以及相應(yīng)的TFT器件性能的影響，以尋求IZWO-TFTs的最佳制備參數(shù)。射頻磁控濺射和閃蒸都是在室溫下進(jìn)行，并未對基板進(jìn)行加熱，所以I

2、ZWO-TFTs與柔性電子學(xué)相兼容。
　　X射線衍射分析證明，室溫下通過射頻磁控濺射制備的IZWO薄膜處于非晶狀態(tài)，不受鎢摻雜量的影響。薄膜透明性良好，紫外可見分光光度計(jì)測試證明薄膜在可見光范圍內(nèi)(400-700 nm)平均透射率大于80％（含玻璃基板）。測試結(jié)果表明，隨著氧分壓的增加薄膜的透明性增加。在a-IZWO薄膜中W起到了抑制氧空位的作用，X射線能譜測試表明，隨著鎢摻雜量的增加，a-IZWO薄膜中與氧空位相關(guān)的O1s峰的面

3、積減小。
　　采用射頻磁控濺射制備的氧化鋁作為介質(zhì)層，制備了a-IZWO-TFTs。結(jié)果表明，隨著氧氬比由15％增加到25％，器件的開關(guān)比先增加后減小。隨著鎢摻雜量的增加，器件的開關(guān)比和遷移率都呈現(xiàn)先增加后減小的趨勢，證明鎢起到了抑制載流子濃度的作用，與XPS的測試結(jié)果相一致。綜合以上制備條件，在22.5％氧氬比，6.2 at％鎢摻雜量和20 W濺射功率下，制備得到了具有電流開關(guān)比107，亞閾值擺幅0.31 V/dec以及飽和遷移

4、率11.1 cm2/Vs的TFT器件。此外，本文還利用脈沖等離子體沉積的方法制備了a-IZWO做為溝道層，PVP作為介質(zhì)層的TFTs，進(jìn)一步驗(yàn)證了a-IZWO作為半導(dǎo)體溝道層的可行性。
　　對a-IZWO-TFTs的正偏壓穩(wěn)定性進(jìn)行了研究，測試了器件的滯回曲線和不同時(shí)間的柵極正偏壓下閾值電壓的漂移情況。根據(jù)柵極正偏壓的測試結(jié)果，在10V偏壓1500s后，器件的閾值電壓漂移約為6.0 V。為了改善器件穩(wěn)定性，對所制備的a-IZWO-