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氧化物薄膜晶体管 —氧化锌锡（ZnSnO) 姓名：lys 专业： 凝聚态物理 引言 用氧化物制作薄膜晶体管近年来备受关注， 它们有着高的迁移率和透过率。 ♦传统的非晶硅迁移率较低， 光敏性强。 ♦多晶硅薄膜晶体管工艺复杂。 ♦有机薄膜晶体管又难以克服低寿命， 低迁移率的弱点。 本实验采用磁控溅射法生长氧化锌锡的合金薄膜来作为有源层， 用 SiO2 作为栅绝缘薄膜，研制了薄膜晶体管， 我们从工业化生产 TFT 的要求出发， 采用 ITO 玻璃基片和低温退火工艺， 得到了高场效应迁移率的 ZnSnO- TFT. ♦样品制备 我们采用底栅式TFT工艺 ♦样品制备 底栅式分为4个步骤： ♦ 光刻ITO栅电极 ♦ 光刻氧化硅绝缘层 ♦ 光刻有缘层 ♦ 剥离In2O3电极 ♦分析测试 沟道层薄膜材料物理特性表征 测试方法有多种：我们采用了5种方法来对样品进行表征 ♦ 扫描电镜测试（SEM） ♦ X射线衍射（XRD) ♦ 光致发光谱（PL) ♦ ZnSnO电学特性测试 ♦ 有缘层I-V特性曲线测试 ♦分析测试 扫描电子显微镜（SEM）原理 扫描电子显微镜的制造是依据电子与物质的相互作用。当一束高能的人射电子轰击物质表面时，被激发的区域将产生二次电子、俄歇电子、特征X射线和连续谱X射线、背散射电子、透射电子，以及在可见、紫外、红外光区域产生的电磁辐射。同时，也可产生电子-空穴对、晶格振动 (声子)、电子振荡 (等离子体)。 SEM的工作原理是用一束极细的电子束扫描样品，在样品表面激发出次级电子，次级电子的多少与电子束入射角有关，也就是说与样品的表面结构有关，次级电子由探测体收集，并在那里被闪烁器转变为光信号，再经光电倍增管和放大器转变为电信号来控制荧光屏上电子束的强度，显示出与电子束同步的扫描图像。图像为立体形象，反映了样品的表面结构。 有缘层ZnSnO表面形貌（SEM） ♦分析测试 X射线衍射（XRD）原理 X射线是一种波长很短（约为20～0.06Å）的电磁波，能穿透一定厚度的物质，并能使荧光物质发光、照相乳胶感光、气体电离。在用电子束轰击金属“靶”产生的X射线中,包含与靶中各种元素对应的具有特定波长的X射线，称为特征（或标识）X射线。考虑到X射线的波长和晶体内部原子间的距离（10-8cm）相近，1912年德国物理学家劳厄（M.von Laue）提出一个重要的科学预见：晶体可以作为X射线的空间衍射光栅，即当一束X射线通过晶体时将发生衍射，衍射波叠加的结果使射线的强度在某些方向上加强，在其他方向上减弱。分析在照相底片上得到的衍射花样，便可确定晶体结构。 XRD图像 ♦分析测试 光致发光(PL谱测试原理） 基本原理：由于半导体材料对能量高于其吸收限的光子有很强的吸收，吸收系数通常超过104cm-1因此在材料表面约1um厚的表面层内，由本征吸收产生了大量的额外电子-空穴对，使样品处于非平衡态。这些额外载流子对一边向体内扩散，一边都能通过各种可能复合的机构复合。其中，有的复合过程只发射声子，有的复合过程只发生光子或即发射光子也发射声子。 测量半导体材料的光致发光谱的基本方法是用激发光源产生能量大于被测材料的禁带宽度Eg,且电流密度足够高的光子流去入射被测样品，同时用光探测器接受并识别被测样品发射出来的光。 PL谱 ♦分析测试 电学性质测量 主要进行霍尔效应的测量。把通有电流的半导体放在均匀磁场中，设电场沿x方向，电场强度为 ；磁场方向和电场垂直，沿z方向，磁感应强度为 ，则在垂直于电场和磁场的+y或-y方向将产生一个横向电场 ，这个现象称为霍尔效应。 n型和p型半导体的载流子不同，故霍尔系数的符号是相反的。 同时利用霍尔效应测量迁移率和载流子浓度。 输出特性曲线 转移特性曲线