銦鎵鋅氧化物

作為TFT的核心部分,有源層的成膜質量、厚度等因素直接影響到薄膜晶體管的器件性能,所以對IGZO-TFT有源層的研究具有重要的意義。

另外,退火處理也是改善薄膜晶體管性能的一種重要途徑。

(1)首先,採用射頻磁控濺射製備了IGZO薄膜並進行了薄膜特性研究。XPS結果表明IGZO薄膜的元素比例(In:Ga:Zn)與靶材保持一致,通過在濺射中加入少量的O2能夠抑制氧空位的產生；在低温條件下(200℃以下)製備的IGZO薄膜屬於非晶態,並具有良好的表面形貌,粗糙度較低；IGZO薄膜的透射光譜表明在可見光範圍薄膜具有較高的透過率,並推算出IGZO薄膜的光學帶隙大約為3.69 eV,且隨着基底温度的提高,薄膜的光學帶隙減小：另外,我們還研究了濺射功率對IGZO薄膜生長的影響,結果表明,功率為100W時製備的薄膜比50W製備的薄膜具有更加光滑平整的表面形貌和更高的可見光透過率。

(2)其次,在優化IGZO薄膜製備條件的基礎上,本文采用厚度分別為40、60、80、120 nm的IGZO薄膜作為薄膜晶體管的有源層,以底柵頂接觸結構構築器件。結果表明,所製備的器件為n溝道耗盡型器件,當IGZO厚度為80 nm時,器件的性能達到最優化,器件在飽和區的場效應遷移率為0.113 cm2/Vs,閾值電壓為-12.99 V,開關比為2.56×10²。

(3)最後,研究了退火温度對IGZO-TFT器件性能的影響。結果表明,退火處理能夠提高器件的場效應遷移率,同時使器件的閾值電壓向負方向漂移,200℃退火處理的器件與400℃退火處理的器件的場效應遷移率相差不大,XRD測試結果表明,當退火温度達到400℃時,IGZO薄膜開始結晶,晶界使得薄膜表面的粗糙度增加,將影響源漏電極與有源層的接觸,因此,200℃的退火處理在改善IGZO-TFT性能上比400℃更合理有效。 ^[1]