论文部分内容阅读
当今电子信息化产业发展日新月异,显示技术在这其中更是扮演了十分重要的角色。在现有的显示技术中,无论是已规模化量产的TFT-LCD,还是作为最具潜力的下一代显示技术AM-OLED,TFT阵列都是其核心技术。近年来,氧化物半导体TFT因其具有高迁移率、可见光区域透明、可低温制备等特性而受到了广泛关注,是值得进一步研究和开发的新型TFT技术。本论文首次进行了采用磁控溅射方法制备MgAlSnO三元复合金属氧化物薄膜的研究,并对其作TFT有源层的应用进行了初步的实验探索,主要研究工作及结果如下:1、首先寻找最佳的磁控溅射工艺;针对磁控溅射设备工艺参数对制备MgAlSnO薄膜的影响进行了详细的实验研究,发现溅射气压为0.6Pa、溅射功率为100W时,薄膜的生长速度最快,表面形貌最好,并在120nm的厚度下保持良好的非晶态。2、对锡酸镁进行不同化学配比的Al掺杂,探索MgAlSnO在不同Al元素掺杂比(Mg:Sn:Al=16:7:1/8:3:1/4:1:1/1:1:2)下对薄膜的表面形貌、光学透过率和电学性能的影响。实验结果表明:随着Al元素比例的增加,薄膜表面粗糙度减小,表面更为光滑致密,可见Al元素的掺入有利于改善薄膜质量;不同配比的MgAlSnO薄膜在可见光波段的透过率不尽相同,但都保持在92%以上;对其MSM结构的电学性能测试发现电流密度和电压基本保持线性关系,说明MATO系列薄膜与Al电极和ITO电极之间形成良好的欧姆接触,Mg2SnO4和大比例掺Al的MATO(1:1:2)薄膜的导电性较好;3、利用EDS定性分析所制备的MATO系列薄膜上物质元素的组成成分时,发现薄膜成分与靶材的的配比有一定的差距,但当靶材中Al元素低掺杂时,薄膜中还是能含有接近匹配含量的Al;4、在Mg2SnO4和MgAlSnO薄膜制备过程中通入少量氧气(O2/Ar=2/48)时,薄膜透过率都得到了提高,达到93%以上,部分比例薄膜导电性降低,说明通氧情况下,断裂氧键的金属原子会继续被氧化,透过率得到提高,薄膜中氧空位减少,用于导电的载流子浓度降低,导电性变差;5、300℃退火处理后Mg2SnO4和MgAlSnO薄膜仍保持非晶结构,薄膜表面光滑致密,导电性有所降低,主要是由于高温退火后薄膜中原子重组一次,氧空位缺陷减少,载流子浓度降低;6、在前期探索的良好的薄膜性能基础上,将MATO薄膜应用到TFT有源层,并结合光刻工艺进行了制备小尺寸TFT器件的初步试验。