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L-MBE法制备以ZnO为沟道层的薄膜晶体管

第 ! " 卷 ! 第 #期 ! $$#年 #月

半 ! 导 ! 体 ! 学 ! 报

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" 河南省杰出人才创新基金资助项目 "

批准号 #$V ! P $$P N $$$O 通信作者 8) K G H 7#‘ H :G :^F G :I ! F ; :98; C 98? :! !

$$N W P $W ! T 收到 ! ! $$#W $! W ! T 定稿 " !

$$#中国电子学会 H A M U G 法制备以 ]) V 为沟道层的薄膜晶体管 "

张新安 P ! ! ! O ! 张景文 ! ! 杨晓东 ! ! 娄 ! 辉 P ! 刘振玲 ! ! 张伟风 P ! 侯 ! 洵

P ! !

" P 河南大学物理与信息光电子学院 ! 开封 ! V " N $$P

$" ! 西安交通大学信息光子技术省重点实验室 ! 西安 ! " P $$V [

$摘要 ! 采用激光分子束外延法 " 0W 2a ) $在 *H (E %*H " P P P $衬底上制备了高质量的 R :, 薄膜 ! 用 _射线衍射 " _. 3$和原子力显微镜 " /12$对薄膜的晶体结构 &表面形貌进行了表征 ! 结果表明 R :, 薄膜有高度的 &轴 择 优 取 向 ! 薄 膜表面平整致密 8并以 R :, 薄膜为沟道层制作了薄膜晶体管 " R :, W 414$

! 该晶体 管 工 作 在 :沟 道 增 强 模 式 ! 阈 值 电压为 P " Y N 5! 电子的场迁移率达到 P Y $N ? K !

%" 5’ A $8

关键词 ! 激光分子束外延 (R :, 薄膜 (薄膜晶体管

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中图分类号 ! , V " ! b

Y V !!! 文献标识码 ! /!!! 文章编号 ! $! N M W V P " " " ! $$##$#W P $N P W $V

J ! 引言

近 年 来 ! 薄 膜 晶 体 管 " @F H :L H 7K @=G :A H A @6=! 414$

在有源矩阵驱动显示器件中发挥了重要作用 ! 而薄膜晶 体 管 中 半 导 体 沟 道 层 的 性 质 对 器 件 的 性

能 &

制作工艺有重要 的 影响 8目前 ! 较为 成 熟的 无 机 薄膜晶体管 " ’ 414$的沟 道 层 多 采用 非 晶 硅 " G W *H $&多晶硅 " B

W *H $! 其 中 非 晶 硅 薄 膜 晶 体 管 " G W *H414$具有制备工艺简单 ! 容 易大 面 积 制 作和 漏 电流 小 等 特点 ! 是有源矩阵寻址液晶显示器件中应用最广 &发 展最快 &工艺最为成 熟 的一 种 显 示 器 件 8但 是 ! 非晶

硅材料的迁 移 率 较 低 ! 一 般 在 $Y P %P ? K !

%" 5’ A

$范围 ! 不能适应 显 示 器 件高 速 &高 亮 度的 要 求 ) P *

8低 温多晶硅技术 制备的 B W *H414虽 具 有较 高 的 电 子

迁移率 " M $%P $$? K !

%" 5’ A

$$! 但 是需 要 激 光 晶化 处理等复杂 工 艺 ) ! *

8与 这 些 材 料 相 比 ! R :, 是 一 种 新型宽禁带直接带 隙 化合 物 半 导 体 ! 常 温 常压 下 具 有六方纤锌矿结构 ! 室温下的禁带宽度为 M Y M " ; 58该材料具有生长温度低 &抗辐射能力强 &化学稳定性 好和材料来源丰富无毒害等优点 8R :, 薄膜对衬底 的要求不高 ! 在普通 玻璃 和 塑 料 衬底 上 均 可 生 长 高 质量的 R :, 薄膜 ! 制 备在 透明 衬 底 上 的 R :, 薄膜 在可见光范围有很 高 的透 过 率 ! 是 一种 新 型 的 透明 半导体材料 ! 可用来制作全透明电子器件 ! 极具开发 和应用价值 8最近国外报道了以 R :, 为沟道层的薄 膜晶体管 " R :, W 414$

的研究工作 ! 以期在有源矩阵 驱动液晶 显 示 " /2W 0%3$

中 有 出 色 的 表 现 ) M ! V *

! 在 这些工作中 R :, 薄膜的制备多采用溅射的方法获

得 ! 本 实 验 采 用 激 光 分 子 束 外 延 法 " 0W 2a ) $

在 *H (E

%*H " P P P $衬底上制备了高质量的 R :, 薄膜 ! 并 在此基础上制作了 R :, W 414器件 8

K ! 实验

薄膜晶体管实质上是一种场效应管 ! 其结构可 以分为两种类型 #一种称为共面型 ! 即源 &漏和栅极

均在半导体薄膜的同一侧 (

另一种称为参差倒置型 ! 即相对于源 &漏极 ! 栅极位于半导体薄膜的另一面 8其中参差倒置结构可以连续沉积薄膜 &适合流水线 作业 ! 同时又 可 以 减 少 交 叉 污 染 ! 目 前 得 到 广 泛 应 用 ) N *8本实验研制的 R :, W 414为参差倒置型 ! 其结 构示意图如图 P 所示 ! 采用 B 型 " P P P $*H

" 电 阻 率 为 $Y $$T ’ ’ ?

K $为衬底 ! 同时也作为薄膜晶体管的栅 极 8具体的实验可分为以下三个步骤 #首先采用等离 子体化学气相沉积法 " <) %53$在 *H 衬底上沉积厚 度为 ! $$:K 的 *H (E 绝缘层 !
*H 衬底温度为 M $$l ! 气体流 量 体积比 (&M %*H &V Z

K $为衬底 ! 同时也作为薄膜晶体管的栅 极 8具体的实验可分为以下三个步骤 #首先采用等离 子体化学气相沉积法 " <) %53$在 *H 衬底上沉积厚 度为 ! $$:K 的 *H (E 绝缘层 ! *H 衬底温度为 M $$l ! 气体流 量 体积比 (&M %*H &V Z

! $! 射频功率 P $$S8然后 用 本 实 验 室 研 制 的 激 光 分 子 束 外 延 系 统 在

*H (E

%*H 衬底上生长 R :, 薄膜 ! 生长前的本底真空 度为 [Y #c P $d #

氧气分压为 ! c P $d M

! 单脉 冲 能 量 为 P $$K +! 生 长 的 R :, 薄 膜 厚 度 为

P $$:K 左右 8但是 ! 这样得到的 R :, 薄膜的电阻率

较低 ! 不适于 作 薄 膜 晶 体 管 的 沟 道 层 8为 增 加 R :, 薄膜的电阻 ! 在高纯氧气中对薄膜进行退火处理 ! 退

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(共4页)

生长温度对L-MBE法制备的ZnO薄膜性能的影响

L-MBE法制备以ZnO为沟道层... 暂无评价 4页 免费 生长温度对ZnO薄膜性能的...半导体ZnO薄膜晶体管 5页 免费 退火温度对溅射氧化锌薄膜... 3页 免费如...

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