论文部分内容阅读
透明导电氧化物(TCO)薄膜具有优良的光电性能而备受关注。目前，应用较为广泛的是铟锡氧化物(ITO)薄膜和氧化锌基透明导电薄膜，但这些薄膜均为多晶结构，其光电特性受薄膜厚度影响很大，且薄膜表面的粗糙度较大。目前，对于非晶透明导电薄膜的研究较少，制备的薄膜的电阻率过高。非晶铟镓锌氧化物薄膜(IGZO)作为薄膜晶体管有源层得到了广泛的研究，与目前常用的硅基TFT相比，具有制备工艺简单、迁移率高等特点，并且在可见光范围内有较高的透过率，有望实现全透明以及柔性显示，具有广阔的应用前景。国内外对于IGZO薄膜作为透明导电膜的研究较少，本文利用磁控溅射的技术制备了非晶IGZO透明导电薄膜，研究了制备工艺参数和退火温度对薄膜的电学、光学和结构特性的影响，并初步研究了薄膜在TFT中的应用。
(1)在玻璃衬底上，利用磁控溅射技术制备了非晶IGZO透明导电薄膜，研究了气压、溅射功率和气体流量等制备参数对薄膜的光电特性的影响，同时研究了薄膜厚度对其特性的影响。制备的IGZO薄膜为非晶态，薄膜的透过率最高为87％，电阻率最低为1.8×10-3Ω·cm。
(2)研究了退火温度对非晶IGZO透明导电薄膜的影响，研究结果表明，经过退火后的IGZO薄膜的结构没有发生变化，仍为非晶态。300度退火后薄膜的电阻率几乎不发生变化，退火温度为500度时，薄膜的电阻率最低，为2.38×10-3Ω·cm。快速退火后薄膜的粗糙度降低，退火温度为500度时，薄膜粗糙度最低，RMS为1.159nm。研究表明过高的退火温度会增大薄膜的电阻率，提高薄膜表面粗糙度。
(3)对非晶IGZO薄膜作为有源层的TFT进行了初步研究。研究结果表明，通入一定量的氧气后制备的IGZO薄膜可用作TFT的有源层，薄膜有很高的透过率，且薄膜更为平整，粗糙度降低。在热氧化的硅片上以IGZO为有源层制备了TFT，实验结果表明氩氧比为20∶1时，制备的TFT性能最好，阈值电压为2.1V，电流开关比Ion/Ioff为104，亚阈值摆幅为1.9V/decade。
(4)对非晶IGZO薄膜作为TFT漏源电极做了研究。以IGZO透明导电膜作为TFT源漏电极，以通入氧气制备的IGZO为有源层，在热氧化的硅片上制备了TFT。研究表明IGZO电极与有源层的接触较好，器件表现出良好的性能，迁移率达到10.5cm2V-1s-1，电流开关比达到10-6，阈值电压为-1.35V。