本文關鍵詞：氧化物薄膜晶體管和反相器的制備與性能研究

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【摘要】：隨著生活中薄膜晶體管(TFT)應用范圍的擴展,同時人們對以TFT為基礎單元的高分辨和大尺寸平板顯示質量期望的提高,促進有較高遷移率,較小閾值電壓,較大光學透過等良好性能的TFT的研制。隨著研究的深入,氧化物半導體TFT以其優(yōu)良的性能和相對簡單的制備工藝,得到科研人員的重視和認可,目前一些性能優(yōu)良的氧化物TFT在實際中得到初步應用。對于氧化物TFT有多種制備工藝,本文主要是利用磁控濺射在硅襯底和玻璃襯底上制備n型IZO-TFT,其中在玻璃襯底上制備二氧化鋯(ZrO_2)薄膜作為絕緣層制備出全透明IZO-TFT。以此IZO-TFT為基礎器件輔加外圍電路制備出具有較高增益的電阻負載型反相器。同時采用磁控濺射法制備p型CuO-TFT,為進行互補型反相器電路制備做基礎。本論文首先敘述了TFT發(fā)展歷史。硅基TFT的發(fā)展比氧化物TFT發(fā)展要早,技術也較氧化物TFT技術成熟,目前以硅基TFT應用較為廣泛,隨著研究的深入氧化物TFT逐步得到應用。同時還敘述了晶體管的分類和各類結構的晶體管的優(yōu)缺點,簡單敘述了不同結構的TFT對其性能的影響。但是不同結構的TFT工作原理都是一樣的,本實驗制備底柵頂電極結構的TFT作為研究對象。為了改善TFT工作性能,我們利用溶膠凝膠法制備高介電系數(shù)的ZrO_2薄膜作為柵電極絕緣層,高介電常數(shù)材料作為絕緣層對于降低TFT飽和電壓減小器件亞閾值擺幅有很大影響。其制備過程是經(jīng)過軀體溶液制備和勻膠后,并在空氣中退火后制備出具有良好絕緣性能薄膜,由于較低退火溫度的薄膜呈現(xiàn)非晶狀態(tài)減少了薄膜晶界漏電流的影響。以此ZrO_2薄膜結合ITO玻璃襯底我們制備出全透明IZO-TFT,該器件具有良好的光學透過率以及較小的飽和電壓,可以應用在一些全透明低功率電路中。我們對器件進行紫外輻照測試,發(fā)現(xiàn)器件在稍高強度紫外光照射下關態(tài)電流的增加比較明顯。以此透明TFT制備出在低輸入電壓下電阻負載型反相器。我們同時在硅襯底上制備了IZO-TFT和CuO-TFT,以期制備出互補性電路。室溫下制備出的IZO-TFT在30V電壓下有良好的飽和特性以及較高的電流開關比。但是室溫下制備CuO-TFT性能不理想,在500℃空氣中進行退火后的CuO-TFT性能有所提高,但是不足以應用在互補性反相器電路中,有待于進一步實驗研究。
【關鍵詞】：氧化物薄膜晶體管 透明IZO-TFT 反相器 ZrO_2薄膜
【學位授予單位】：河南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN321.5
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 緒論11-19
• 1.1 引言11
• 1.2 TFT的發(fā)展與應用11-14
• 1.2.1 TFT的發(fā)展11-12
• 1.2.2 氧化物TFT應用12-14
• 1.3 TFT分類14-15
• 1.3.1 硅基TFT14-15
• 1.3.2 有機TFT15
• 1.3.3 氧化物TFT15
• 1.4 本論文研究內容15-17
• 參考文獻17-19
• 第2章 TFT原理、制備技術及表征方法19-29
• 2.1 TFT結構19-20
• 2.2 TFT工作原理20-22
• 2.3 TFT性能參數(shù)22-23
• 2.4 薄膜制備技術23-24
• 2.5 薄膜表征方法24-25
• 2.5.1 X射線衍射（XRD）25
• 2.5.2 原子力顯微鏡（AFM）25
• 2.5.3 掃描電子顯微鏡（SEM）25
• 2.6 TFT電學測試25-26
• 2.7 TFT光學測試26
• 2.8 本章小結26-27
• 參考文獻27-29
• 第3章 溶膠凝膠法制備ZrO_2薄膜29-41
• 3.1 溶膠-凝膠法原理29
• 3.2 ZrO_2性質、應用及其制備方法29-30
• 3.3 ZrO_2薄膜的制備工藝30-32
• 3.3.1 襯底的選擇與處理30-31
• 3.3.2 氧化鋯膠體溶液的制備31
• 3.3.3 勻膠成膜與退火31-32
• 3.4 ZrO_2薄膜表征分析32-34
• 3.4.1 薄膜XRD分析32-33
• 3.4.2 薄膜原子力顯微鏡（AFM）分析33-34
• 3.5 ZrO_2薄膜電學性質研究34-36
• 3.5.1 ZrO_2薄膜漏電流測試35
• 3.5.2 ZrO_2薄膜C-V及C-F測試35-36
• 3.6 本章小結36-39
• 參考文獻39-41
• 第4章 IZO-TFT制備及其反相器的研究41-59
• 4.1 IZO-TFT的制備41-42
• 4.2 IZO-TFT制備流程42-43
• 4.3 IZO-TFT電學性能測試43-46
• 4.3.1 不同氧氬比對IZO器件的電學性能影響43-44
• 4.3.2 不同濺射功率對器件性能影響44-45
• 4.3.3 不同溝道層厚度對IZO器件的電學性能影響45-46
• 4.4 Si/SiO_2襯底上制備IZO-TFT及應用46-49
• 4.4.1 IZO-TFT反相器的構造和性能測試46-48
• 4.4.2 正偏壓下IZO-TFT穩(wěn)定性48-49
• 4.5 透明IZO-TFT49-54
• 4.5.1 Glass/ ITO/ZrO_2薄膜的制備與表征49-51
• 4.5.2 玻璃襯底IZO-TFT電學性能測試與應用51-54
• 4.6 本章小結54-55
• 參考文獻55-59
• 第5章 磁控濺射法制備P型Cu O TFT研究59-67
• 5.1 Cu基氧化物半導體材料簡介59
• 5.2 P型TFT工作原理59-60
• 5.3 銅基氧化物TFT的制備60
• 5.4 CuO薄膜表征60-61
• 5.4.1 CuO薄膜XRD表征60-61
• 5.4.2 CuO薄膜AFM表征61
• 5.5 不同制備條件下CuO-TFT電學測試61-63
• 5.5.1 不同退火溫度下器件的輸出曲線：62-63
• 5.5.2 不同退火溫度下器件的轉移曲線63
• 5.6 Si/SiO_2襯底制備CuO-TFT63-64
• 5.7 本章小結64-65
• 參考文獻65-67
• 第6章 全文總結67-69
• 攻讀學位期間發(fā)表的學術論文目錄69-71
• 致謝71-72

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本文編號：960270