氧化锌薄膜晶体管的制备及性能的研究

论文摘要

本论文以未掺杂氧化锌作为氧化锌薄膜晶体管的半导体活性层。氧化锌是一种直接宽带隙（常温带隙为3.37eV）透明氧化物半导体。使氧化锌薄膜晶体管在可见光范围内具有80%以上的透射率、在可见光照射下不产生额外光生载流子、无需加掩膜层,光敏退化性不严重、而且可提高薄膜晶体管的开口率。另外,该材料具有生长温度低、抗辐射能力强、化学稳定性好的特点,利于提高氧化锌薄膜晶体管的稳定性和可靠性。氧化锌的迁移率很高,提高了氧化锌薄膜晶体管的电学性质。本论文针对氧化锌薄膜晶体管研究的热点问题,在氧化锌薄膜晶体管的制备和器件的制作方面做了一些有意义的探索,主要在以下几个方面取得了一些成果:（1）利用热氧化法生长的二氧化硅表面更加致密、均匀性更好,从而大大的增加了介电常数,对杂质扩散的掩蔽能力强、钝化效果好,而且利用热氧化法生长的二氧化硅击穿电压在50V左右,起到了很好的电介质作用。（2）利用光刻技术制备了氧化锌薄膜晶体管的源极和漏极。通过对光刻技术的摸索,提高了光刻的成功率,解决了氧化锌薄膜晶体管电极制备的工艺问题。（3）利用分子束外延（MBE）的方法大大改善的氧化锌薄膜的晶体质量,采用MBE的方法生长的氧化锌晶粒尺寸的大小很均匀约为15nm,而且表面很平,晶体缺陷较少,并且出现了氧化锌薄膜晶体管的I-V特性。

论文目录

• 内容提要
• 第一章 绪论
• 1.1 薄膜晶体管的技术特点
• 1.2 薄膜晶体管发展历史及现状
• 1.3 薄膜晶体管的工作原理
• 1.4 薄膜晶体管在液晶显示器中的应用
• 1.5 薄膜晶体管进展
• 1.6 ZnO材料的基本性质
• 1.6.1 ZnO薄膜晶体管研究进展（TFT）
• 1.6.2 ZnO-TFT存在的科学问题
• 1.7 本论文工作安排
• 第二章 样品制备技术和表征方法
• 2.1 氧化锌薄膜晶体管制备技术
• 2.1.1 磁控溅射技术
• 2.1.2 分子束外延技术
• 2.1.3 高温退火设备
• 2.2 氧化锌薄膜晶体管的表征手段
• 2.2.1 X射线衍射（XRD）
• 2.2.2 扫描电子显微镜（SEM）
• 2.3 本章小结
• 第三章 硅的热氧化
• 3.1 二氧化硅的制备
• 3.1.1 磁控溅射方法制备二氧化硅
• 3.1.2 二氧化硅薄膜的表征
• 3.1.3 热氧化法生长二氧化硅
• 3.2 ZnO薄膜晶体管电极的制备
• 3.3 ZnO薄膜晶体管电学性质测量系统的搭建
• 3.3.1 ZnO薄膜晶体管的电学测量
• 3.4 本章小结
• 第四章 氧化锌薄膜晶体管的制备与表征
• 4.1 磁控溅射方法制备氧化锌
• 4.1.1 ZnO靶材的制备
• 4.1.2 氧化锌薄膜的制备
• 4.2 氧化锌薄膜的表征
• 4.2.1 氧化锌薄膜的结构表征
• 4.2.2 氧化锌薄膜表面形貌的表征
• 4.3 氧化锌薄膜晶体管的电学特性
• 4.4 分子束外延（MBE）方法制备氧化锌
• 4.4.1 MBE制备氧化锌薄膜的结构表征
• 4.4.2 MBE方法生长氧化锌薄膜表面形貌的表征
• 4.4.3 MBE方法生长氧化锌薄膜晶体管的电学特性
• 4.5 小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 摘要
• Abstract