以溶胶凝胶法制备非晶态IGZO多元氧化物导电薄膜并探讨不同组成.PPT

以溶膠凝膠法製備非晶態IGZO多元氧化物導電薄膜並探討不同組成比例及溫度下薄膜之結構與光學特性 日 期：2012.02.22 班 級：碩奈米二甲 授課 老師：劉雲輝 老師 學 號： M99R0102 學 生：陳冠廷 大綱 前言 研究動機 實驗方法 實驗結果 未來目標 * * 透明導電薄膜介紹 TCO (Transparent Conducting Oxide) 首見文獻報導： 1907 - Badeker 發現金屬鉻(Cd)薄膜氧化後，具透明又導電特性。 首次應用： 第二次世界大戰 – 轟炸機的除霧玻璃 * %T~80%(in the visible) ρ 10-3 Ωcm 透明導電氧化物薄膜的應用 平面顯示器(LCD, PDP) 太陽電池(solar cell…) 2. 低輻射玻璃(low-E glass) 3. 雙抗鏡片(抗UV, 抗輻射) * 目前普遍使用在顯示器上的薄膜電晶體有三種分別為: 1.非晶矽薄膜電晶體； 2.低溫多晶矽薄膜電晶體； 3.氧化物半導體薄膜電晶體。 * 傳統非晶矽、低溫多晶矽與氧化物半導體TFT 的比較 * 各種製備方式與其優缺點之比較 製備方式 沉積氛圍 沉積溫度 薄膜品質 成本 磁控濺鍍 真空 高 佳 高 脈衝雷射沉積 真空 高 佳 高 化學氣相沉積 真空 高 佳 高 溶膠-凝膠法 常壓 低 可 低 製備方式 物理法 化學法 磁控濺鍍 脈衝雷射沉積 化學氣相沉積 溶膠-凝膠法 * ZnO- Ga2O3-In2O3(a-IGZO)系統 IGZO薄膜的特性深受其ZnO- Ga2O3-In2O3氧化物組成的關係影響進而改變其特性。 在2009年Kikuo Tominaga等人，利用磁控濺鍍系統，去改變IGZO薄膜的鎵含量，證實添加鎵可改變In2O3的鍵結長度，因而改變IGZO薄膜非晶態範圍，如下圖XRD圖所示。 * X-ray diffractions patterns for In-Zn-O films for (a) Ga2O3= 0 and (b) Ga2O3= 6.0 wt% * 在2009年Kenichi Inoue等人，利用脈衝雷射沉積，增加IGZO薄膜鋅含量，證實當鋅含量增加時，可強化非晶態IGZO結構之穩定性如下圖所示，但對於氧空缺控制及熱處理參數的選擇上，皆影響水、氧、氫和熱對於IGZO薄膜特性的不穩定。 * X-ray diffractions of as-grown films deposited from In–Ga–3Zn–O and In–Ga–Zn–O targets at a substrate temperature of (a)110 °C, (b) 250 °C and (c) 380 °C, respectively 為了使薄膜穩定性較佳，薄膜的組成比例將固定鋅的含量而改變鎵與銦之比例，故使用銦:鎵:鋅=1:1:1、2:2:1、3:3:1，並藉由觀察不同銦與鎵之含量，探討其非晶薄膜結構與光學性質。 * 研究動機 本實驗室過去探討的透明氧化物導電薄膜，皆使用摻雜之方式製備，並將摻雜之製程建立的很完善，但在多元氧化物導電薄膜方面並未建立相關製程，故希望建立非晶態多元氧化物導電薄膜製程，並了解在哪種溫度下a-IGZO薄膜呈現非晶態，且探討不同組成，對薄膜結構及光學特性之影響。 * * 實驗流程a-IGZO薄膜製備 實驗結果-TF-XRD分析 * 未來目標 完成2:2:1、3:3:1之IGZO薄膜，並進行薄膜結構與光學特性分析。 降低IGZO薄膜中鎵含量，觀察其非晶態轉變為結晶態之轉變溫度。 * Thank you for your attention *