论文部分内容阅读
ZnO作为一种重要的氧化物半导体材料,以其优良的光学、电学性能而广泛应用于各类器件。其中,ZnO基薄膜晶体管具有高迁移率、高光学透过率、高可靠性等优点,在平板显示领域展现出广阔的应用前景。本文针对ZnO薄膜、ZnO纳米棒、MgInZnO (MIZO)薄膜三种ZnO基材料,深入研究了O2和Ar等离子体处理对其材料特性及肖特基接触和薄膜晶体管性能的影响。首先采用溶胶凝胶法生长ZnO薄膜,研究了不同时间O2和Ar等离子体处理对ZnO薄膜材料特性的影响。实验结果表明,采用Ar等离子体处理能极大地增强ZnO的光致发光(PL)特性,Ar处理后的ZnO样品紫外峰强与可见光峰强比值提高了近100倍。通过XPS成分分析发现,等离子体处理能有效的降低ZnO薄膜中氧空位等缺陷以及表面吸附的杂质含量,提升光致发光特性。采用水热法制备了ZnO纳米棒并研究了O2和Ar等离子体处理对ZnO纳米棒光学特性的影响。实验表明,Ar处理能明显改善纳米棒PL特性,处理后的样品紫外峰与可见光峰比值达到2566：1。制备了ZnO纳米棒/Pt肖特基结特性并研究了Ar等离子体处理对肖特基接触特性的影响,经过Ar处理后的ZnO纳米棒/Pt肖特基具有比较明显的整流特性。采用溶胶凝胶法生长MgInZnO(MIZO)薄膜,研究了氧气等离子体处理对MIZO薄膜特性的影响,实验表明,氧气处理能降低MIZO薄膜中的缺陷含量。制备了MIZO/Pt肖特基结构并研究了后期退火对肖特基接触特性影响,通过不同后期退火时间的样品对比发现,400℃30min后期退火的MIZO薄膜具有最佳的肖特基特性,得到MIZO/Pt势垒高度为0.65eV,理想因子为1.71。进一步研究了不同时间O2等离子体处理对MIZO/Pt肖特基接触特性影响,处理后的样品展现出更高的势垒高度及更小的理想因子。论文制作了MIZO晶体管并研究O2和Ar等离子体处理对器件性能的影响。结果表明,等离子体处理能有效提高MIZO-TFT性能,处理后器件的开关比、载流子迁移率都显著增大,亚阈值摆幅减小,迁移率最高达到1.43cm2/V·s,开关电流比最高可达106。