文档介绍：华中科技大学
硕士学位论文
溶胶-凝胶法制备氧化锌薄膜晶体管的研究
姓名:黄宜平
申请学位级别:硕士
专业:材料物理与化学
指导教师:张道礼
2011-01-14
华中科技大学硕士学位论文
摘要
薄膜晶体管是一种利用栅极与源漏电极之间的电场来改变半导体薄膜材料导电
能力的绝缘栅型场效应晶体管,是有源矩阵液晶显示技术的核心元件。氧化锌是一种
宽禁带、直接带隙化合物半导体材料,在可见光区具有很高的透过率,室温下的电子
迁移率较高,且光敏感性弱,制备的器件性能稳定。
本文综述了氧化锌和二氧化硅薄膜的基本性质及制备方法。采用溶胶-凝胶法分别
制备了氧化锌和二氧化硅薄膜。通过热重-差热分析得出,二氧化硅薄膜颗粒的生长在
485 ℃左右基本完成,而氧化锌薄膜晶粒的生长和晶向的形成在 500 ℃左右基本完成。
通过 X 射线衍射分析,探讨了不同预热温度对 ZnO 薄膜晶粒取向的影响。通过扫描
电子显微镜,对比了不同衬底对薄膜晶粒大小的影响。通过紫外-可见分光光度计,分
析了不同薄膜层的透过率,拟合了薄膜的光学禁带宽度。
本文重点研究了氧化锌薄膜晶体管的制备过程及参数提取方法。采用溶胶-凝胶法
在 ITO 玻璃衬底上制备了氧化锌和二氧化硅薄膜,所得二氧化硅/氧化锌复合薄膜的
可见光透过率达到 80 %以上。然后采用磁控溅射法制备 Au 源漏电极,形成了底栅结
构的薄膜晶体管。通过半导体器件性能表征,所得薄膜晶体管为 n 沟道器件,工作模
式为增强型,电流开关比约为 104,阈值电压约为 3V,沟道迁移率约为 cm2/Vs。
关键词:氧化锌二氧化硅薄膜晶体管溶胶-凝胶法
I
华中科技大学硕士学位论文
Abstract
Thin film transistor (TFT) is a kind of insulated-gate field-effect transistors, which
changed the conductivity of the semiconductors via the electric field between the source
and drain electrodes. TFT is the ponent in the active matrix liquid crystal display
technology. ZnO is a wide-band and direct pound semiconductor with a high
transmittance in the visible spectrum. The electron mobility in ZnO is large at room
temperature, and the light sensitivity is weak; so that, the obtained device is stable.
The basic properties and fabrication processes of ZnO and SiO2 films are reviewed in
this paper. The sol-gel technique is adopted to deposite the SiO2 and ZnO films. The growth
of SiO2 film particles is pleted at 485 ℃, while the growth of ZnO film grains
and the formation of crystal orientations pleted at 500 ℃ through the Differential
Thermal Analysis. The influence of preheating temperature to the crystal orientations is
discussed by the X-ray Diffractometer. The grain size on different substrates pared
via the Scanning Electronic Microscopic. The tranmittance of films and the optical band
gap are studied by the Ultraviolet-visible Spectrophotometer.
The fabrication of ZnO TFTs and the extraction of the pa