金屬氧化物半導體相關器件的制備與表征.pdf

1、自然界中金屬氧化物的種類繁多，并有具有各種各樣的用途。NiO就是一種典型的直接帶隙寬禁帶P型半導體材料，禁帶寬度為3.6到4.0 eV。它的半導體特性主要是由于NiO中含有大量的鎳空位和間隙氧引起的。NiO薄膜擁有較好的化學穩定性，以及優秀的光學、電學和磁學性能，因此具有很多潛在的應用，比如電致變色顯示器件、氣體傳感器和P型透明導電薄膜等。和其他P型半導體材料相比較，NiO吸引了人們更多的興趣，這是因為NiO具有較高的p型載流子濃度和空

2、穴遷移率，并且和ZnO的晶格失配小，這些都有利于NiO/ZnO異質結的制備。
　　 Al2O3作為一種很好的介電材料，具有很小的漏電流以及大的介電常數，還具有良好的化學穩定性以及熱穩定性。其在半導體行業應用廣泛，尤其是在薄膜晶體管中有非常大的應用前途。
　　 本課題的研究內容主要包括以下三個方面:
　　 (1)采用射頻磁控濺射法，以純NiO靶材為濺射靶材，在不同條件下制備了NiO薄膜，變化的條件有溫度、氬氧比、厚

3、度、摻雜等。結果發現，溫度、氬氧比、厚度以及摻雜對NiO薄膜的形貌，透過率以及電學性質具有很大影響。我們得到的NiO薄膜的最優生長溫度為400℃，氬氧比為10∶5。當NiO薄膜摻3％的Li元素時，薄膜的晶粒尺寸減小，電學性能得到提高，有利于以NiO為基的半導體器件的制備。
　　 (2)為了進一步研究NiO薄膜的P型導電性，在ITO/galss襯底上制備了NiO/ZnO薄膜二極管。結果表明，NiO薄膜的制備溫度，緩沖層以及氬氧比對

4、NiO/ZnO薄膜二極管的整流特性具有很大影響。當NiO薄膜的制備溫度為400C，氬氧比為10∶5，并且以TiO2為緩沖層時，分別得到了最好的整流特性。當使用TiO2緩沖層時，最小的開啟電壓僅為0.4 V。
　　 (3)采用脈沖激光沉積法制備了以Al2O3為介電層的InGaZnO薄膜晶體管，研究了不同制備條件，包括退火、堆棧結構，以提高Al2O3薄膜和非晶InGaZnO薄膜晶體管的性能，得到的最好的薄膜晶體管的電流開關比為8×1