磁控溅射氧气流量对非晶InGaZnO薄膜特性的影响研究

采用射频磁控溅射法在不同氧气流量条件下制备了非晶In Ga Zn O(a-IGZO)薄膜。利用霍尔效应,X射线光电子能谱(XPS)和光透过率谱研究了氧气流量对a-IGZO薄膜性能影响的规律。研究表明a-IGZO薄膜呈现n型半导体特性。当氧气流量为0.5 m L/min时薄膜电子迁移率达到最大12 cm2/Vs。当氧气流量大于1 m L/min时,薄膜呈现出半绝缘电导特性。XPS揭示了a-IGZO薄膜中In,Ga,Zn元素均以In3+,Ga3+及Zn2+价态存在,氧气流量分别为0和4 m L/min的a-IGZO薄膜的O 1s高分辨率XPS图谱表明低氧气流量a-IGZO薄膜中存在与氧空位相关的氧晶格元素O 1s峰而高氧气流量样品中没有显示此峰,表明生长过程中增加氧气流量降低了a-IGZO中氧空位缺陷浓度。此外,a-IGZO薄膜在可见光范围内的光透过率随氧气流量的增加而提高,当氧气流量为1 m L/min时a-IGZO薄膜平均透过率达到80%,光学禁带宽度为3.37 e V,为实现高性能透明a-IGZO-TFT器件奠定基础。