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由于显示技术快速的发展,现有的薄膜晶体管已不能满足高分辨率、大尺寸、快速响应等高性能显示的需求。鉴于石墨烯和氧化锌具有良好的物理、化学、电子性能,且具有良好的透明性,因此,本课题制备了石墨烯薄膜晶体管和氧化锌薄膜晶体管,并测试分析了石墨烯和氧化锌薄膜晶体管的性能。 本论文的主要研究内容和成果如下: 1.基于石墨烯薄膜晶体管的设计、制备及其性能分析。设计了底栅极结构的石墨烯薄膜晶体管,利用改进的氧化还原法制备石墨烯薄膜,通过热蒸发和光刻等工艺制备薄膜晶体管的漏极和源极,再通过双向交流电泳法沉积石墨烯薄膜制备底栅极结构的石墨烯薄膜晶体管。对比了沟道长度分别为0.3 mm和0.1 mm的石墨烯薄膜晶体管的性能,沟道长度为0.1 mm时的石墨烯薄膜晶体管的性能优于沟道长度为0.3 mm的薄膜晶体管,其开态电流可以达到7×10-6A,但开关电流比仅为2.4左右。 2.不同生长条件下的氧化锌薄膜制备及性能分析。采用直流磁控溅射技术,分别研究了不同氧气占比、溅射气压、溅射时间、溅射功率等溅射条件对氧化锌薄膜的光学、结构以及表面特性的影响。根据分析结果,可用于氧化锌薄膜晶体管的氧化锌薄膜的最优溅射条件为:氧气占比为40%,溅射气压为1.2 Pa,溅射功率为53 W,溅射时间为10分钟。在该条件下制备的氧化锌薄膜具有较高的透光率、良好的结晶性、高禁带宽度等性能。 3.基于氧化锌薄膜晶体管的设计、制备及其性能分析。设计底栅极结构的氧化锌薄膜晶体管,在对直流磁控溅射条件优化的基础上,溅射氧化锌薄膜作为薄膜晶体管的沟道材料,制备氧化锌薄膜晶体管。研究对比了不同氧化锌薄膜厚度和不同二氧化硅介质层厚度对氧化锌薄膜晶体管性能的影响,结果表明:氧化锌薄膜沟道厚度的增加使氧化锌薄膜晶体管的开态电流、载流子迁移率、开关电流比都有了不同程度的降低;二氧化硅介质层厚度的增加也使得氧化锌薄膜晶体管的开态电流、开关电流比大幅度下降,并且氧化锌薄膜晶体管由N型薄膜晶体管转变为P型薄膜晶体管。总体来说,当氧化锌厚度为130 nm,二氧化硅厚度为200 nm时,得到的氧化锌薄膜晶体管性能最好,其阈值电压为20 V左右,开关电流比为104,开态电流为1.0×10-7A,载流子迁移率为0.008 cm2/V·s。