水基溶液法IGZO-TFT的电学特性研究

采用水基溶液法制备铟镓锌氧化物薄膜晶体管(IGZO-TFT),研究了在有无紫外光辅助退火条件下,不同后退火温度(270,300,330,360和400℃)对IGZO-TFT器件电学性能的影响。研究发现,IGZO-TFT在后退火温度为360℃时器件电学性能最佳,从而证明了水基溶液法在小于400℃的低温下可以制备IGZO-TFT。同时,研究表明,在后退火温度为360℃时,与无紫外光辅助退火IGZO-TFT相比,经紫外光辅助退火IGZO-TFT的饱和迁移率从1.19 cm²/Vs增加到1.62 cm²/Vs,正栅偏压偏移量从8.7 V降低至4.6 V,负栅偏压偏移量从-9.7 V降低至-4.4 V,从而证明了紫外光辅助退火对IGZO薄膜具有激活与钝化作用,可以优化IGZO-TFT器件的电学性能。     

非晶IGZO透明导电薄膜的L-MBE制备

报道了一种利用等离子辅助激光分子束外延技术(L-MBE)在石英衬底上制备IGZO透明导电薄膜的新工艺.该工艺在超高真空中进行,可以有效避免杂质和污染,提高薄膜的纯度和光学、电学性能.通过优化生长时的气体离化功率,在300W射频功率下,得到光学电学性能优良的非晶态IGZO透明导电薄膜,其可见光范围内透过率超过80%,其室温电子迁移率高达16.14cm2v-1s-1,明显优于目前薄膜晶体管(TFT)中常用的非晶硅和有机物材料.测试结果表明,采用此工艺制备的非晶态IGZO透明导电薄膜,具有优良的光学、电学特性,能代替非晶硅和有机物,提高TFT-LCD的性能,实现真正的全透明、高亮度及柔性显示.     

微波退火法制备多晶硅薄膜的电学特性研究

为实现多晶硅薄膜晶体管有源矩阵液晶显示器的实用化与产业化 ,低温 (<6 0 0°C)、快速制备高质量多晶硅薄膜已成为研究热点。文中将微波加热技术应用于金属诱导 a- Si薄膜横向晶化工艺中 ,成功实现了低温快速制备多晶硅薄膜。通过薄膜电阻率的测试 ,分析了多晶硅薄膜的电学特性。     

氧分压对磁控溅射制备IGZO薄膜光电特性的影响

通过磁控溅射技术在玻璃基板上制备氧化铟镓锌(IGZO)薄膜,为了研究不同氧分压对IGZO薄膜结构及光电特性的影响,在不同的氧分压0,0.015,0.06和0.24 Pa下制备了不同样品。样品的沉积速率、成分结构、面电阻及光电性质分别用椭偏仪、X射线光电子能谱(XPS)和四点探针等方法进行了测量。实验结果表明,随着氧分压的增大,IGZO薄膜的沉积速率呈下降趋势,不同氧分压的IGZO薄膜的元素比例(In∶Ga∶Zn)差异不大,在可见光的范围内其氧分压为0 Pa以上时,IGZO薄膜平均透过率均超过80%,阻值随氧分压的增加而增大。制作了不同氧分压以IGZO为沟道层的薄膜晶体管,其迁移率为5.93~9.42 cm2·V-1·s-1,阈值电压为3.8~9.2 V。     

高压退火气氛对溶液法制备a-IGZO薄膜光学特性的影响

利用椭圆偏振光谱仪和原子力显微镜,研究了相同温度下不同退火气氛及压强处理对溶液旋涂法制备a-IGZO光学特性和薄膜微观结构的影响。实验结果表明,当退火气氛为O₂时,压强由0.1 MPa增加到1.5 MPa,薄膜的光学带隙由3.23 eV增大到3.31 eV,表面粗糙层由6.77 nm降低到4.77 nm。与N₂气氛相比,1.5 MPa O₂气氛下薄膜的光学带隙有所提高,表面粗糙度也有所降低。因此,在1.5 MPa O₂气氛下,可以有效降低薄膜内部有机物的残留及缺陷,形成更加致密的非晶a-IGZO薄膜。     

面向有机薄膜晶体管的紫外/红外光退火的溶液法氧化锆薄膜性能研究

首先引入新型油酸配位剂,解决已有溶液法成膜较差的问题,接着引入紫外/红外双光源退火工艺,制备了氧化锆薄膜。与传统的热退火工艺相比,双光源退火能够在较低温度下实现锆盐的分解、还原、氧化,形成高质量氧化锆薄膜。采用紫外分光光度计、原子力显微镜和X射线光电子能谱仪等对制备的氧化锆薄膜进行了表征对比,进而分析了成膜的物理机理。结果表明:所用方法成功实现了低温条件下(<120℃)高质量氧化锆薄膜的制备,薄膜的光学带隙约为5.66 e V,相对介电常数约为22.6,漏电流密度小于10-9 A/cm2@4 MV/cm,表面粗糙度为0.28 nm。最后,基于该氧化锆薄膜绝缘层制备出了低驱动电压的稠合噻吩-吡咯并吡咯二酮聚合物薄膜晶体管,其迁移率为0.50 cm2/(V·s),阈值电压为-0.47 V,电流开关比3.6×107,亚阈值摆幅为0.16 V/dec。     

化学溶液分解法制备LaNiO3薄膜的研究

采用化学溶液分解法直接在单晶Si(100)衬底上制备了LaNiO3薄膜，研究了不同热处理气氛(空气和氧气)对薄膜的结晶性、晶粒尺寸、电阻率以及其上面生长的锆钛酸铅(PZT)薄膜的影响．结果发现二种气氛得到的LaNiO3薄膜的电阻率相差较大，其中在氧气中制备的薄膜电阻率仅为在空气中得到的1／2．对LaNiO3薄膜的导电机制进行了讨论．     

一步溶液法制备有机-无机杂化钙钛矿薄膜

有机-无机杂化钙钛矿薄膜作为太阳电池的光吸收层,其薄膜的形貌、结构以及结晶程度等因素对电池的光电转换效率起到了决定性的作用,而薄膜的质量主要取决于制备工艺.采用一步溶液法制备了有机-无机杂化钙钛矿(CH3NH3PbI3)薄膜,主要分析了在氟掺杂氧化锡(FTO)导电玻璃、玻璃和多晶硅3种不同衬底上生长CH3NH3PbI3薄膜的形貌和结构的差异.结果表明,在FTO导电玻璃和玻璃衬底上生长的薄膜的晶粒尺寸和晶粒分布均匀,而在硅衬底上生长的薄膜的边缘晶粒尺寸大于中心处的晶粒,并详细分析了造成这种现象的原因.此外,在50℃的低温下对在FTO导电玻璃衬底生长的CH3NH3PbI3薄膜进行了不同时间的退火处理.实验结果表明,随着热处理时间的增加,晶粒尺寸也增加,但是合成的CH3NH3PbI3薄膜部分发生了分解.     

DUV辅助高压退火对a-IGZO薄膜微结构及光学特性的影响

利用原子力显微镜和椭圆偏振光谱仪,研究了不同退火温度下深紫外(DUV)辅助高压处理对溶液旋涂法制备的非晶IGZO薄膜微观结构与光学特性的影响。实验结果表明,通过DUV辅助高压退火处理,当退火温度从210℃升高至300℃,薄膜的光学带隙由2.97eV升至3.32eV,而膜表面粗糙层从22.81nm降至5.02nm。300℃-DUV处理的样品与同等压强下300℃无UV处理和350℃退火处理的相比,薄膜的折射率增加并明显地降低了其表面粗糙度,因此,DUV辅助高压退火处理能够有效减少有机化合物的残留,促进了成膜前驱基团的迁移,并形成更加致密的非晶IGZO薄膜。     

基于表面势的非晶IGZO薄膜晶体管分析模型

报道了一种适于模拟n沟道非晶IGZO薄膜晶体管(a-IGZO TFT)的直流I-V特性的分析模型。该模型充分考虑了深能级类受主态对自由电子的捕获,并将表面势的概念引入a-IGZO TFT结构。在分析器件能带结构和载流子输运的基础上,参考Si基MOSFET中表面势模型的分析方法,利用半导体-绝缘体界面电荷的泊松方程表达,并结合能带-电压关系,导出了器件饱和区和非饱和区的I-V解析表达式。通过Matlab编程模拟了a-IGZOTFT的转移特征曲线和输出特征曲线,对文献中实验数据进行拟合发现,提出的模型与实验数据均能很好地吻合。该模型结构简明,所包含的参数物理意义明确,有很强的实用性。     

硅基铁电薄膜的电性能研究

以 Sol- Gel方法制备了有 Pb Ti O3 (PT)过渡层的硅基 Pb(Zr0 .53 Ti0 .47) O3 (PZT)铁电薄膜 ,底电极分别为低阻硅和硅衬底上溅射的金属钛铂。测试了铁电薄膜的电性能 ,比较了两种衬底电极对铁电薄膜性能的影响及各自的优势     

超薄氧化层的电击穿特性

本文在测试分析N 理层—隧道氧化层一多晶硅电容（N OP电容）、P衬底一隧道氧化层一多晶硅电容（POP电容）和EEPROM单元隧道氧化层电容（TOP电容）的I－V特性、I－t特性、V－t特性的基础上,对隧道氧化层的击穿特性进行了理论分析,并提出了提高隧道氧化层可靠性的具体措施。     

BST薄膜的Sol-Gel法制备及其电学性能的研究

应用溶胶-凝胶（Sol-Gel)工艺制备了组分为r（Ba:Sr)=0.65:0.35的BST薄膜，研究了BST薄膜的显微结构、介电特性和漏电流特性，实验结果表明：BST薄膜经650℃热处理后，巳形成完整的立方钙钛矿结构，薄膜经900℃热处理后，其表面光滑、致密、无裂纹、无针孔，圆球形的小颗粒均匀分布。当偏置电压为0时，BST薄膜的介电常数和损耗因子分别为542和0.035。漏电流特性分析结果表明：采用RuO2作为底电极，在1.5V的偏压下BST薄膜的漏电流密度为0.52μA/Cm^2，该值比Pt/RuO2混合底电极上制备的BST薄膜的漏电流密度（72nA/cm^2)大1个数量级，因此，Pt/RuO2混合底电极既克服了RuO2底电极漏电流大的缺点，又解决了Pt底电极难以刻蚀的困难，是制备大规模动态随机存取存储器的电容器列阵的最低底电极材料。     

溶胶-凝胶法制备氧化锌薄膜的研究

采用溶胶-凝胶法在锌片和硅片表面制备氧化锌薄膜.采用XRD、SEM等分析测试手段对比了不同的配置比和衬底对氧化锌薄膜的相组成和显微形貌的影响.实验结果表明:与Si片相比,Zn片衬底对样品的衍射峰幅度产生一定的影响;所制备出来的样品都在衍射角2θ=34.4°附近出现衍射峰;当Zn2+浓度不同时,得到的ZnO薄膜的形貌不同.     

电化学制备CuxS薄膜特性的研究

采用电化学方法在铜衬底上制备ＣｕｘＳ薄膜，在一定反应温度、电压、时间条件下，作为电极的铜片衬底可生成一层深蓝色的质量 地均匀的ＣｕｘＳ薄膜。实验发现，生成的ＣｕｘＳ薄膜主要居为Ｃｕ２Ｓ，具有良好的半导体性质，且其电导率与东膜退火温度有很大关系。通过ＸＲＤ、ＳＥＤ等方法对样品的组织结构、光电性能进行了研究。     

a-IGZO/IZO厚度比对TFT特性的影响研究

利用Silvaco TCAD软件中的Atlas模块,对底栅结构的双有源层a-IGZO/IZO 薄膜晶体管(TFT)进行了仿真与模拟,研究了双有源层厚度比对TFT特性的影响。结果表明,该TFT的特性与有源层的厚度比密切相关。在给定参数条件下,当有源层的厚度比为20∶20时,该TFT的电学性能最优。阈值电压、亚阈值摆幅分别为-2.05 V、91 mV/decade,最大开关电流比为4.12×10¹⁴。双有源层a-IGZO/IZO TFT的场效应迁移率可达20.2 cm²/V·s,优于单有源层a-IGZO TFT。     

碲化铅薄膜电学特性的研究

用真空蒸镀法制备了Pb49Te51薄膜,并对薄膜的显微结构、导电类型和电阻率等电学特性及热处理对薄膜性能的影响进行了研究。结果表明:热处理对薄膜结构和性能影响很大,热处理后薄膜呈铜黄色,晶粒有明显取向,其形状为片状,且晶粒尺寸变大为300~400nm;薄膜为p型半导体薄膜,其电阻率4.624×10–2Ω.cm比晶体材料12.410×10–2Ω.cm大。