毕业论文-Al掺杂ZnO薄膜晶体管的制备与表征

min表4ZAO薄膜的PLD沉积参数3)电极制备当SiO2薄膜，或者SiO2和ZAO薄膜沉积完毕，接着利用小型离子溅射仪先后在样品的背面和正面分别沉积厚度为100nm和150nm的金属铂(Pt)，作为MIS电容和ZAO-TFT的底电极和顶电极。掩膜板尺寸及制备好的ZAO-TFT器件结构分别如图2.2与图2.3所示。图2.7掩膜版尺寸示意图图2.8ZAO-TFT示意图4)退火处理退火步骤安排在薄膜沉积之后，在大气气氛中进行，我们实验室所用的是RTP-500型快速热处理设备，将样品在室温下放进退火炉后升温，在空气气氛中300℃退火20分钟，自然冷却后取出。第三章ZAO-TFT的性能表征3.1XRD表征为了研究不同基底生长温度对AZO薄膜的影响，用XRD测试进行了研究，如图3.1所示。在300℃~500℃之间衬底温度越高，制备的ZAO薄膜的（002）峰值越大，C轴择优取向越好。同时我们发现，随着衬底温度的升高，X射线衍射峰的半高宽基本减小，这表明退火前薄膜沉积时的衬底温度越高，薄膜的择优取向性越好，薄膜的质量也越好。其原因是：当ZAO薄膜生长的衬底温度很低时，粒子在衬底附近获得的能量较低，导致了其没有足够的能量使其运动到合适的晶格位置成核就被覆盖，使得薄膜的质量变差。然而当衬底温度升高时，粒子能够获得使其运动的合适成核位置的能量，使其能在合适的位置成核，因此，ZAO图3.1ZAO薄膜的XRD图3.2SEM表征图3.2是ZAO薄膜表面的SEM图，从图中可以看出组成薄膜的小晶粒大都在几十纳米左右，但尺寸不太均匀；薄膜的表面比较光滑平整；致密性比较好，没有明显的裂纹和孔洞等缺陷。图3.2ZAO薄膜表面的SEM图3.3I-V表征图3.3输出特性曲线图3.3为ZAO-TFT的输出特性曲线，源漏电压VD从0V到20V，栅极偏压VG从0V到30V，间隔为7.5V。从图3.9可以看出栅极偏压VG对漏电流ID的调控显著。漏电流ID随栅极偏压VG的增大显著增大，说明实验所制得的ZAO-TFT为N型器件。栅极偏压VG=0V时，漏电流ID也随之变化，不为0，说明器件工作在耗尽型模式。随着源漏电压的加大晶体管从线性区过渡到饱和区，饱和趋势明显。VG=30V时，源漏饱和电流约为1μA。第四章总结与展望作为显示器件的基本元件与核心元件，薄膜晶体管经历了从最开始探索阶段的受材料、技术等因素影响其稳定性，到现阶段技术日趋成熟、性能不断得到完善的数十年发展历程。随着研究的深入，开发出来的薄膜晶体管性能更加优异，更具特性。其中氧化锌基薄膜晶体管以其高透光率、高迁移率、环境稳定性好、原理廉价等优点，被认为是下一代主流显示器的主要候选之一，而在该种薄膜中通过掺杂增加载流子的浓度，其性能更优于氧化锌薄膜晶体管。本文在此基础上，采用脉冲激光沉积法制备了掺铝氧化锌薄膜晶体管(ZAO)并对此进行了研究。在此过程中，充分调研了课题掺铝氧化锌基薄膜晶体管，通过大量的阅读相关文献，了解国内外相关机构对该课题研究的现状。掌握了制备ZAO的流程和脉冲激光沉积方法，在三个方向对ZAO的性质进行了表征：1、使用X射线衍射仪(XRD)照射薄膜表面，获得衍射图谱，其实验结果表明，ZAO为晶态，在300℃~500℃之间衬底温度越高，制备的ZAO薄膜的（002）峰值越大，C2、使用扫描电子显微镜(FE-SEM)对薄膜的表面微观结构进行了研究，观察到薄膜有较好的致密性及光滑平整性。3、使用半导体参数测试仪对ZAO进行了输出特性的测试来表征其电学性能，实验结果表明，栅极偏压VG对漏电流ID的调控显著。漏电流ID随栅极偏压VG的增大显著增大，说明实验所制得的ZAO-TFT为N型器件。栅极偏压VG=0V时，漏电流ID也随之变化，不为0，说明器件工作在耗尽型模式。随着源漏电压的加大晶体管从线性区过渡到饱和区，饱和趋势明显。VG=30V时，源漏饱和电流约为1μA。虽然本人认真进行了课题研究并完成了本论文，但由于时间和精力所限，只对ZAO的微观特性和电学特性做了定性的分析，而外界因素对ZAO性能的具体影响还有待进一步研究，比如不同退火温度、不同氧压气氛、不同衬底温度下对ZAO性能的影，如何再继续改善它的性能也值得我们的进一步关注。另外，由于实验中存在人为操作的误差，对实验结果的准确性产生了不利的影响。通过对实验流程和制备方法的优化，我们可以取得更好的结果。参考文献[1]姚绮君,李德杰.基于氧化物的半导体薄膜晶体管[D].北京:清华大学,2008.[2]P.K.Weimer.TheTFTanewthin-filmtransistor[J].ProceedingsoftheIRE,1962,50(6):1462-1469.[3]T.Brody,J.A.Asars,G.D.Dixon.A6×6inch20lines-per-inchliquid-crystaldisplaypanel[J].ElectronDevices,IEEETransactionson,1973,20(11):995-1001.[4]P.LeComber,W.Spear,A.Ghaith.Amorphous-siliconfield-effectdeviceandpossibleapplication[J].ElectronicsLetters,1979,15(6):179-181.[5]Tsumora,H.Koezuka,T.Ando.Polythiophenefield-effecttransistor:itscharacteristicsandoperationmechanism[J].SynthMet,1988,25:11-23.[6]R.L.Hoffman,B.J.Norris,J.F.Wager,ZnO-basedtransparentthin-filmtransistors[J].AppliedPhysicsLetters,2003,82:733-736.[7]C.R.Kagan,P.Andry.Thin-FilmTransistors[M].NewYork:MarcelDekker,1968,2003.[8]S.A.Dibenedetto,A.Facchetti,M.A.Ratner,T.J.Marks.Molecularself-assembledmonola-yersfororganicandunconventonalinorganicthin-filmtransistorapplications[J].Adv.Mater,2009,21:1407-1433.[9]C.Y.Chen,J.Kanicki.Highfield-effect-mobilitya-Si:HTFTbasedonhighdeposition-ratePECVDmaterials[J].IEEEElectronDeviceLetters,1996,17(9):437-439.[10]M.J.Powell,C.V.Berkel,A.R.Franklin,S.C.Deane,W.I.Milne.Defectpoolinamorph-oussiliconthin-filmtransistors[J].Phys.Rev.B,1992,45(8):4160-4170.[11]M.J.Powell.Analysisoffieldeffectconductancemeasurementsonamorphoussemiconductor[J].Philos.Mag.B,1981,43(1):93-103.[12]R.A.Street,K.Winer.Defectequilibriainundopeda-Si:H[J].Phys.Rev.B,1989,40(9):6236-6249.[13]T.Tiedje,A.Rose.Aphysicalinterpretationofdispersivetransportindisorderedsemiconder[J].SolidStateCommun,1980,37:49-52.[14]G.Morell,R.S.Katiyar,S.Z.Weisz,H.Jia,J.Shinar,I.Balberg.Ramanstudyofthenetwo-rkdisorderinsputteredandgiowdischargea-Si:Hfilms[J].J.Appl.Phys,1995,78(8):5120-5125.[15]/news/flat/62526-20120829.html?start=1[16]/news/flat/49950-20100202.html[17]/news/flat/59274-20111227.html[18]/news/flat/61311-20120601.html[19]/news/flat/65170-20130314.html[20]H.Jia,G.K.Pant,E.K.Gross,R.M.Wallace,B.E.Gnade.Gateinducedleakageanddraincurrentoffsetinorganicthinfilmtransistors[J].OrganicElectronics,2006,7(1):16-21.[21]赵耀东,杜国同.ZnO基薄膜晶体管的初步研究[D]吉林：吉林大学,2010.[21]孙成伟.射频反应磁控溅射ZnO薄膜能带工程相关问题研究[D].大连:大连理工大学,2006.

致谢本毕业论文是在——老师的亲切指导和热情关怀下完成的，对该论文从选题，构思到最后定稿的各个环节，——老师都给予了细心指引与教导，使我得以最终完成毕业论文设计，在此表示衷心的感谢。此外在学习中，老师严谨的治学态度、丰富渊博的知识、敏锐的学术思维、精益求精的工作态度以及侮人不倦的师者风范是我终生学习的楷模。同时，还要特别感谢——学长，论文中的实验部分从开始制备样品到表征数据处理的整个