非晶镁铟锡氧薄膜晶体管的制备及退火对其性能的影响

王 韬， 张希清(北京交通大学 光电子技术研究所， 北京 100044)

非晶镁铟锡氧薄膜晶体管的制备及退火对其性能的影响

王 韬， 张希清*
(北京交通大学 光电子技术研究所， 北京 100044)

为了优化镁铟锡氧薄膜晶体管(MITO-TFT)的性能，采用磁控溅射法制备MITO-TFT并分别研究了退火温度和退火气氛(O2流量)对器件性能的影响。实验结果表明，O2流量为400 cm3/min、退火温度为750 ℃的MITO薄膜为非晶态，且其对应薄膜晶体管有最佳性能，其饱和迁移率为12.66 cm2/(V·s)，阈值电压为0.8 V，开关比达到107。适当的退火处理可以有效减少缺陷与界面态密度，并提高器件性能。

MITO-TFT； 氧化物半导体； 迁移率； 退火温度； 退火氧气流量

1 引 言

近年来，以氧化锌(ZnO)及其二元、三元衍生物如铟锌氧(IZO)、锌锡氧(ZTO)、锌铟锡氧(ZITO)、铟镓锌氧(IGZO)等为代表的氧化物薄膜晶体管(TFT)受到了研究人员的广泛关注[1-11]。氧化物晶体管具有较高的迁移率、可见光透明、均匀性好等优点，使其在新型显示技术中展现出巨大的应用潜力。但是ZnO存在如氧空位(Vo)、锌填隙(Zni)等本征缺陷，且其在常温下为多晶态，这影响了ZnO-TFT的稳定性。考虑到氧化镁(MgO)相比ZnO具有更大的禁带宽度(MgO：7.8eV，ZnO：3.4eV)，更强的M—O键能(393.7kJ/mol)[12]，因此本文尝试以MgO为有源层的主要材料制备氧化物TFT器件。目前已有将少量MgO掺杂入ZnO、In2O3制成TFT有源层的报道，以抑制本征缺陷的形成，提高器件稳定性[13-17]。另一方面，由于MgO优良的绝缘性和致密性，也有研究者将MgO作为TFT的绝缘层或惰性层[18-22]。然而截至目前，将MgO作为TFT有源层主要材料的报道尚属空白。考虑到MgO较低的导电性能和载流子浓度，本文将一定比例的In2O3、SnO2混入MgO。……