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《北京交通大学》 2011年
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利用磁控溅射和溶胶—凝胶法制备ZnO-TFT及相关因素的研究

叶鑫  
【摘要】:本论文首先用磁控溅射制备了ZnO薄膜,并用该薄膜制备了ZnO-TFT,为了提升器件的性能,论文从退火温度和薄膜厚度等方面对ZnO-TFT进行了研究。最后用溶胶凝胶法制备了ZnO-TFT,比较了溶胶凝胶法与磁控溅射制备工艺的优缺点。 (1)我们首先研究了不同退火温度对器件性能的影响。实验中用磁控溅射制备了ZnO薄膜,首先对ZnO薄膜经过300℃、400℃和500℃退火,不同的薄膜经过XRD和AFM表征后,发现经过不同温度退火后,薄膜都结晶良好,薄膜的晶粒尺寸随着退火温度的升高不断增大,三种薄膜都有很好的致密性。然后我们再在三种薄膜上镀上电极制备了TFT器件,经过比较,随着退火温度从300℃升高到500℃,器件的迁移率从0.8×10-2 cm2/Vs上升到5.0×10-2 cm2/Vs,开关比从3×102提高到2.8×103,阈值电压从34V降低到26V。 (2)在研究不同厚度对器件性能影响中,我们用磁控溅射分别制备了48nm,60nm和72nm的不同厚度的ZnO薄膜,这些薄膜都经过500℃的退火。薄膜经过SEM表征,可以清晰看到不同厚度的ZnO薄膜都具有良好的结晶。然后用这些不同厚度的薄膜制备成TFT器件。经过测试,随着ZnO薄膜的厚度从72nm减小到48nm, ZnO-TFT器件的迁移率从6.9×10-2cm2/Vs上升到2.12×10-1cm2/Vs,开关比都在4.2×102左右,阈值电压也不断下降。说明ZnO薄膜的厚度减小能提高器件的性能。 (3)最后我们应用溶胶凝胶法制备了ZnO薄膜,薄膜分别经过300℃和500℃退火,经过XRD和SEM表征,薄膜在500℃退火后的结晶程度明显好于300℃,随着退火温度的升高,薄膜中的晶粒尺寸也在不断增大。用这两种薄膜做的器件对比中,随着退火温度从300℃上升到500℃,器件的迁移率1.28×10-3cm2/Vs提高2.42×10-2cm2/Vs,开关比变化不大,在4.0×102左右,阈值电压从21V下降到了5V。在分别应用了磁控溅射制备工艺和溶胶凝胶法制备出的ZnO薄膜性能对比中,我们可以看出,用磁控溅射制备的ZnO薄膜具有更高的致密性和平整性,相同条件下,用磁控溅射制备的ZnO-TFT器件较溶胶凝胶法拥有更好的性能,但溶胶凝胶法制备的条件没有磁控溅射要求的苛刻,溶胶凝胶法适合大面积生产,在空气中就能制备薄膜,不需要高真空环境,制备的成本低廉,是一种很有潜力的制备工艺。
【学位授予单位】:北京交通大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:O484.1

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【引证文献】
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【参考文献】
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