阳极氧化ZnO-TFT的实验设计 ZnO的现阶段的研究 Zn膜实验设计 阳极氧化参数设计 1、氧化电流密度实验 2、氧化电压实验 2、性能优化 Al+Zn和Hf+Zn双层金属氧化实验
ZnO TFT的优势 高迁移率、可见光透明、低温工艺、环境友好等方面。 工艺简单而且工业设备和非晶硅的设备有很大的替代性 廉价的塑料/柔性衬底技术有很好的兼容性 ZnO TFT 在透明显示器中应用
现阶段研究 ZnO TFT 有源层的生长方式: 方法主要有脉冲激光沉积、磁控溅射、原子束沉积、化学气相沉积和电子束蒸发等.高性能ZnO TFT通常采用ALD的方法 考虑成本和工业应用和高迁移率、面积大等方面,采用ZnO靶材射频磁控溅射。但是,磁控溅射的ZnO 薄膜中存在大量的氧空位,导致ZnO-TFT的稳定性方面有很大的问题。而且溅射形成的ZnO在均匀性方面不能满足要求要求。 阳极氧化的方法,能实现与有机晶体管技术的兼容,工艺温度低与柔性技术兼容,工艺简化。
Zn膜实验设计 仪器:新溅射台 参数:RF功率:30W,40W,50W,70W 气压:0.2 ,0.3 0.5, 1 , 气压:0.2 ,0.3 0.5, 1 , 测试参数:电阻率,生长速率
功率 30 40 50 70 0.2Pa 生长速率 电阻率 0.3Pa 0.5Pa 1Pa 电阻率
阳极氧化参数设计 1、氧化电流密度 参数设置:0. 05 0.07 0.1 0.12 0.15 0.2 0.3 0.5 0.7 参数设置:0. 05 0.07 0.1 0.12 0.15 0.2 0.3 0.5 0.7 氧化电压:30V 测试参数:透过率,电阻率,载流子浓度, 需要完善补充实验: 电流密度0.15,0.2的全测试:XRD SEM 透过率参数:全部的电流密度参数的样品 注意:载流子浓度测试中,需要通过器件的性能间接的测出
电流密度 电阻率 载流子浓度 透过率 结晶状况XRD 结构SEM 0.05 0.07 0.1 0.12 0.15 0.2 0.3 0..5 0.7 电流密度为0.05,0.07,0.1,0.12,0.3,0.5,0.7的样品需要补充透过率测试实验 电流密度为:0.15,0.2的样品需要测试所有项目
2、氧化电压的影响 电压参数:20 30 50 70 电流参数:0.05, 0.12, 0.2, 0.3 测试参数:透过率,电阻率,载流子浓度 XRD,SEM
ZnO-TFT器件 方案一: 1、Al:Nd膜(250nm) 2、阳极氧化形成栅介质:Al2O3 3、负胶,Gate或互联Gate 5、正胶,Active large 6、1:1000稀盐酸腐蚀 Zn ZnO Al2O3 Al Glass
Anodized ZnO S D Zn
方案二:大面积阳极氧化 S D 1、 溅射生长Al:Nd 250 nm 2、 阳极氧化108V,生长150nmAl2O3 3、 RF溅射生长50nmZn 4、 阳极氧化生长ZnO 5、 腐蚀出有源区图形 6、 溅射生长S/D电极 ZnO Al2O3 Al Glass S D
方案三:栅极图形化TFT 实验流程: 1、制备图形化栅电极(厚度薄) 2、阳极氧化制备栅电极 3、溅射生长Zn膜 4、阳极氧化生成ZnO 5、腐蚀出有源区图形 6、溅射生长S/D电极 S D ZnO G
2、ZnO-TFT性能优化 栅介质:Hf栅极HfO2栅介质 Ta栅极Ta2O5栅介质 退火处理:温度(150℃,200 ℃ ),气氛真空(真空,空气,N2,oxygen high-pressure annealing) Plasma treatment:N2O,O2 不同的氧化电压对器件性能的影响
选取适合的条件,在柔性衬底上进行制备TFT,实现透明柔性TFT的制备。 ZnO S D SiO2 ITO PEN
Al+Zn和Hf+Zn双层金属氧化实验 Al+Zn双层金属氧化 Hf+Zn双层金属氧化 对比两种氧化,分析双层阀金属氧化的机制 氧化参数:氧化电压,氧化电流密度 测试:XPS分析元素的分布 分析氧化的规律和机制 Hf+Zn双层金属氧化 对比两种氧化,分析双层阀金属氧化的机制
继续实验方案 依据现有的实验条件继续进行ZnO-TFT的制备: 实验的目的:研究不同电流密度下TFT性能 在氧化电压30V,氧化电流密度为:0.05,0.07,0.1,0.12条件下制备TFT器件 实验的目的:研究不同电流密度下TFT性能 电流密度:0.07,0.1 ,0.12 ,0.3 氧化电压:30V Zn ZnO Al2O3 Al Glass