一种基于溶胶凝胶法的低温制备氧化铟镓锌半导体薄膜的方法

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)复旦大学材料科学系 作者:张 群

一种基于溶胶凝胶法的低温制备氧化铟镓锌半导体薄膜的方法

浦海峰 张 群

(复旦大学材料科学系 上海 200433)

  摘要 非晶氧化物半导体因具有迁移率高、可见光透明性好、表面平整和可以室温制备等优良性能,作为非晶硅的替代材料受到广泛的关注。利用氧化物半导体制作透明氧化物薄膜晶体管,实现了比非晶硅薄膜晶体管性能高出1-2 个数量级的结果。因此如果在AMLCD或AMOLED 中采用低温透明氧化物半导体TFT 作为像素开关,将大大提高有源矩阵的开口率,从而提高亮度,降低功耗和减小工艺复杂性。这预示着氧化物TFT 在平板显示和透明电子学等领域具有良好的应用前景。

  现实生产中一般采用高真空沉积的方法来制备氧化物半导体薄膜,比如磁控溅射法、等离子体增强化学气相沉积等。随着显示技术的发展,显示器的尺寸越来越大,分辨率越来越高,随之而来的就是呈几何级数增长的生产成本。高昂的真空设备及运转成本几乎成了制约氧化物TFT在大尺寸平板显示领域发展的枷锁。溶胶凝胶法是利用有机溶剂或水溶解相应的金属盐类,在一定的温度条件下搅拌形成稳定的溶胶,并利用旋转涂覆、喷墨打印、提拉、喷雾热解等方法,沉积氧化物半导体薄膜。

  溶胶凝胶法具有:可在大气环境下制备、可应用于大尺寸、制备设备简单,对于多组分体系可精确控制其中各元素含量等优点。但是溶胶凝胶法也有其先天不足,由于前驱体溶解在溶液中,且需一定的温度条件才能分解得到所需要的氧化物,所以涂覆的液膜常常需要在400℃甚至更高的温度下退火,才能得到性能较好的氧化物半导体薄膜。高的退火温度不仅增加了功耗,而且限制了溶胶凝胶法在柔性基板上的应用。有学者提出采用低分解温度的前驱体、微波辅助退火等方法来降低工艺温度。但是由于低分解温度的前驱体非常不稳定,稍有震动即有可能发生爆炸的危险,且目前可选择的低分解温度前驱体太少价格过于昂贵。而微波辅助退火虽有效的降低了退火温度,但是并未有效降低功耗,且退火工艺复杂。考虑到前驱体主题为有机物,而有机物分子的振动光谱波长为50~1μm,位于红外光区对红外线具有强烈的吸收。红外照射加剧分子振动,更有利于有机溶剂的挥发,且工艺温度更低,小于250℃。

  本课题利用红外加热灯照射涂覆在玻璃基板的IGZO 溶胶凝胶液膜,获得了表面平整、光电性能优良的IGZO半导体薄膜。并以此为沟道层材料制备IGZO 薄膜晶体管,获得了良好的器件性能:电流开关比大于5×106,饱和迁移率大于1.8 cm2/Vs,亚阈值摆幅小于2.2 V/dec。相较传统的烘箱、热板退火处理,红外照射方法具有简单、低温、适合大面积生产的要求等特点,在大尺寸光电器件、柔性显示领域具有潜在的应用前景。

  一种基于溶胶凝胶法的低温制备氧化铟镓锌半导体薄膜的方法为真空技术网首发,转载请以链接形式标明本文首发网址。

  http://www.chvacuum.com/application/film/112730.html

  与 真空镀膜 半导体薄膜 相关的文章请阅读:

  真空镀膜http://www.chvacuum.com/application/film/