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《电子科技大学》 2017年
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氮氧锌薄膜的制备及其光电特性的研究

尹继峰  
【摘要】:近些年以来,随着半导体工艺技术的飞速发展,半导体薄膜材料在能源、信息、国防等众多领域得到了广泛应用,尤其在平板显示和太阳能电池领域蕴含着巨大的利用价值。薄膜材料是支撑科技信息产业发展的重要基础之一,必将获得更广阔的发展空间。作为新型氧化物薄膜材料的代表之一,ZnON薄膜以其高载流子迁移率、优良的光学和电学特性、高稳定性、清洁无污染、原材料丰富等优势成为人们关注研究的焦点。本文通过制备ZnON薄膜,探究其最佳的工艺参数和制备条件,并对制备的薄膜材料进行性能表征。以ZnON薄膜为有源层制备ZnON基薄膜晶体管(ZnON-TFT),完成TFT工艺制备流程,对得到的ZnON-TFT电学特性进行测量,探究不同制备条件对ZnON-TFT电学特性的影响。具体内容分为以下三个部分:首先,采用射频磁控溅射镀膜法制备ZnON薄膜,改变氧氮比、溅射功率和靶基距等制备参数,对制备的薄膜材料进行光学特性、方阻、SEM等性能表征。结果表明氮氧比对薄膜光透过率的影响最大,随着氮气流量逐渐增加,薄膜内氮元素含量增加,透过率逐渐减少,禁带宽度降低。同时,薄膜透过率还与溅射功率和靶基距有关,溅射功率增大,透过率减小;靶基距增大,透过率增大。另外,方阻随着氮元素含量的增加而减少。SEM图表明实验制备ZnON薄膜表面比较平整。其次,以ZnON薄膜为有源层,Si作为栅极,Si02作为栅绝缘层,Mo作为源漏电极制备ZnON-TFT。以已含有Si02层的重掺杂P型Si作为衬底,先采用射频磁控溅射镀膜法制备80nm厚ZnON薄膜,再采用直流磁控溅射镀膜法制备100nm厚Mo薄膜,经过光刻、刻蚀等工艺后得到ZnON-TFT。最后,对不同制备参数下ZnON-TFT进行电学性能的测试。采用半导体测试仪测量TFT的转移特性曲线和输出特性曲线,将数据绘制成图,提取TFT特性参数。结果表明,随着氮气流量和溅射功率增加,ZnON-TFT载流子迁移率与开关比先增大后减小,亚阈值摆幅先减小后增大。随着靶基距的增加,迁移率和开关比逐渐减小,亚阈值摆幅增大。得到最佳制备工艺参数为氮气流量30sccm,溅射功率120W,靶基距9cm,此时载流子迁移率为6.12cc2/V^s,开关比1.14×105,亚阈值摆幅为1.5 V/dec,阈值电压为8.5V。阈值电压均为正值表明制备的ZnON-TFT为n沟道增强型TFT器件。
【学位授予单位】:电子科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:O484

【参考文献】
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