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ZnO是一种具有纤锌矿结构的直接宽禁带半导体材料。由于具有高光学透过率、生长温度低、击穿电压高、抗辐射能力强、电子饱和漂移速度高等优点,ZnO成为了目前倍受瞩目的光电材料,极大推动了透明电子学的发展。近年来,国外已经开展了以ZnO为沟道层的场效应晶体管(ZnO-TFT)的研究工作。ZnO-TFT的制备温度低,对衬底材料要求不高,而且可以制作成全透明的薄膜晶体管。因而预期在平板显示器中会有更加出色的表现。在此研究背景下本论文开展了以下几方面工作:
采用射频磁控溅射法在玻璃衬底上制备了高质量ZnO薄膜,并优化了工艺。主要研究了ZnO薄膜在玻璃衬底上的生长规律。通过退火改善了ZnO薄膜性能。
采用MOCVD玻璃衬底上生长了高质量ZnO薄膜。研究了衬底温度及O2流量对薄膜质量的影响。研究了不同衬底对ZnO薄膜的影响。
在p-Si衬底上制备了ZnO基薄膜晶体管。电学测试发现,该晶体管工作模式为N沟道增强型,显示了很好的饱和特性和夹断特性,有较高的电流开关比,阈值电压为1.2V,电子的场迁移率达到1.13 cm2/V·S
在玻璃衬底上成功制备了全透明ZnO基薄膜晶体管。该器件阈值电压为60V,电子的场迁移率达到0.08 cm2/V·S
上述研究表明,ZnO材料在薄膜场效应器件及透明器件方面有广阔的应用前景。