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《北京交通大学》 2017年
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ZnSnO基薄膜晶体管的制备和性能研究

王海龙  
【摘要】:薄膜晶体管(thin film transistor,TFT)是 TFT-LCD 和 AM-OLED 等平板显示的核心部分,其性能决定了平板显示器的分辨率和尺寸。传统的硅基薄膜晶体管因其迁移率低、大面积均匀性差等缺点而难以满足未来显示的要求,而金属氧化物薄膜晶体管因其迁移率高、大面积均匀性好、开口率高等诸多优势被认为是下一代显示器的理想候选薄膜晶体管。但目前的金属氧化物TFT仍不能满足大容量、超高清、超大尺寸、超高分辨率以及3D等现代显示技术的发展需要。为了制备高迁移率的金属氧化物薄膜晶体管以满足上述显示技术的发展需要,本文展开了如下研究工作:1.用磁控溅射制备了底栅极型InZnO:LiTFTs。研究了有源层的结晶和光透射性能;研究了有源层厚度、退火温度以及氧气流量对InZnO:LiTFTs电学性能的影响,并对其变化规律的机理进行了探讨,得到了有源层厚度、退火温度以及氧气流量等良好的制备条件,其器件迁移率为16.7 cm2/Vs,阈值电压为4.6V,开关比为1.2×106;研究了InZnO:LLiTFTs在空气中电学性能随时间的衰变,结果表明该器件具有良好的稳定性。2.用磁控溅射制备了底栅极型Zn0.5Sn0.5O:Li TFTs。研究了有源层的结构和光学性质;研究了有源层厚度、退火温度、氧气流量和氩气流量对Zn0.5Sn0.5O:Li TFTs电学性能的影响,并讨论了其变化规律的机理,得到了有源层厚度、退火温度、氧气流量以及氩气流量等良好的制备条件,其器件迁移率为30.3cm2/Vs,阈值电压为2.1V,开关比为7.4×107。3.用磁控溅射制备了底栅极型Zn0.7SnO.30:LiTFTs。研究了有源层的结构和光学性质;研究了有源层厚度、退火温度和氧气流量与Zn0.7Sn0.3O:Li TFTs性能的变化规律,并讨论了其机理;得到Zn0.7Sn0.30:LiTFTs的迁移率为36.7cm2/Vs、阈值电压为 6.0V、开关比为 4.6×107;研究了 Zn0.7Sn0.30:Li TFTs真空退火和器件整体退火对其电学性能的影响,结果表明真空退火和器件整体退火都不利于提高Zn0.7Sn0.3O:Li TFTs的迁移率。4.用磁控溅射制备了底栅极型Zn0.9Sno.1O:LiiTFTs。研究了有源层的结构和光学性质;研究了有源层厚度、退火温度和氧气流量对Zn0.9Sn0.1O:LiiTFTs电学性能的影响,并讨论了其变化规律的机理,得到了有源层厚度、退火温度以及氧气流量等良好的制备条件,所制备的Zn0.9Sn0.1O:Li TFTs迁移率可达45.1 cm2/Vs。研究了 Zno.9Sn0.1O:Li TFTs在空气中电学性能随时间的衰变,结果表明Zn0.9Sno.1O:Li TFTs具有较好的稳定性。最后讨论了ZnSnO:LiTFTs的不同Zn、Sn比例对其电学性能的影响,发现Zn、Sn配比在0.9/0.1时,ZnSnO:Li TFTs的迁移率最高。
【关键词】:金属氧化物薄膜晶体管 InZnO:Li TFTs ZnSnO:Li TFTs
【学位授予单位】:北京交通大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TN321.5
【目录】:
  • 致谢5-6
  • 摘要6-8
  • ABSTRACT8-12
  • 1 引言12-24
  • 1.1 薄膜晶体管的应用12-14
  • 1.2 薄膜晶体管的发展历史14-15
  • 1.3 薄膜晶体管的研究现状15-17
  • 1.4 金属氧化物薄膜晶体管应用面临的挑战17-18
  • 1.5 本论文的选题依据及研究内容18-19
  • 参考文献19-24
  • 2 InZnO:Li TFTs的研制24-46
  • 2.1 引言24
  • 2.2 InZnO:Li TFTs的制备24-27
  • 2.3 InZnO:Li TFTs有源层厚度的优化27-31
  • 2.4 InZnO:Li TFTs退火温度的优化31-36
  • 2.5 InZnO:Li TFTs氧气流量的优化36-38
  • 2.6 InZnO:Li TFTs的稳定性38-40
  • 2.7 本章小结40-41
  • 参考文献41-46
  • 3 Zn_(0.5)Sn_(0.5)O:Li TFTs的研制46-70
  • 3.1 引言46
  • 3.2 Zn_(0.5)Sn_(0.5)O:Li TFTs的制备46-48
  • 3.3 Zn_(0.5)Sn_(0.5)O:Li薄膜的结构和光学性质48-50
  • 3.4 Zn_(0.5)Sn_(0.5)O:Li TFTs有源层厚度的优化50-54
  • 3.5 Zn_(0.5)Sn_(0.5)O:Li TFTs退火温度的优化54-58
  • 3.6 Zn_(0.5)Sn_(0.5)O:Li TFTs氧气流量的优化58-60
  • 3.7 Zn_(0.5)Sn_(0.5)O:Li TFTs氩气流量的优化60-64
  • 3.8 本章小结64-66
  • 参考文献66-70
  • 4 Zn_(0.7)Sn_(0.3)O:Li TFTs的研制70-92
  • 4.1 引言70
  • 4.2 Zn_(0.7)Sn_(0.3)O:Li TFTs的制备70-71
  • 4.3 Zn_(0.7)Sn_(0.3)O:Li TFTs有源层厚度的优化71-76
  • 4.4 Zn_(0.7)Sn_(0.3)O:Li TFTs退火温度的优化76-79
  • 4.5 Zn_(0.7)Sn_(0.3)O:Li TFTs氧气流量的优化79-82
  • 4.6 Zn_(0.7)Sn_(0.3)O:Li TFTs真空退火对其性能的影响82-84
  • 4.7 Zn_(0.7)Sn_(0.3)O:Li TFTs整体退火对其性能的影响84-87
  • 4.8 本章小结87-88
  • 参考文献88-92
  • 5 Zn_(0.9)Sn_(0.1)O:Li TFTs的研制92-108
  • 5.1 引言92
  • 5.2 Zn_(0.9)Sn_(0.1)O:Li TFTs的制备92-93
  • 5.3 Zn_(0.9)Sn_(0.1)O:Li TFTs有源层厚度的优化93-97
  • 5.4 Zn_(0.9)Sn_(0.1)O:Li TFTs氧气流量的优化97-98
  • 5.5 Zn_(0.9)Sn_(0.1)O:Li TFTs退火温度的优化98-100
  • 5.6 Zn_(0.9)Sn_(0.1)O:Li TFTs在空气中的稳定性100-102
  • 5.7 ZnSnO:Li TFTs的不同Zn、Sn比例对其性能的影响102-104
  • 5.8 本章小结104-105
  • 参考文献105-108
  • 6 结论108-110
  • 作者简历及攻读博士学位期间取得的研究成果110-114
  • 学位论文数据集114

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