付 钰，高晓红，孟 冰，王 森，孙玉轩

吉林建筑大学 电气与计算机学院,吉林 长春 130118

0 引言

近年来,随着薄膜晶体管(TFT)技术的成熟,在应用于平板显示领域内的同时,研究人员也在探索其在光电探测领域的应用.TFT作为一种重要的开关器件,其性能的高低在很大程度上受到其半导体沟道层的影响[1].因此,沟道层材料对于薄膜晶体管性能的影响非常明显.作为宽禁带半导体材料的氧化锌(ZnO)具有高迁移率等良好的电学特性,在可见光区域具有高透过率,并具有较强的抗辐射性[2],在透明显示技术及传感器技术等诸多领域均有广泛应用.

通过离子掺杂方法,如InGaZnO[3],MgInZnO[4],GaZnO[5]等,调控ZnO基半导体材料的电学特性与光学特性成为当前光电探测领域的研究热点.Ga与ZnO良好的晶格匹配性[6],同时Ga的掺杂可以抑制ZnO材料中氧空位的形成,进而有效控制载流子的浓度[7].因此,我们以InGaZnO材料为有源层,采用底栅结构制备了具有良好电学特性的薄膜晶体管,并在不同波长的紫外光照下进行了光电响应测试,所制备的IGZO TFT显示出较强的光响应特性.

1 实验方法

本研究在具有100 nm热氧化硅的p型Si片上制备共栅共绝缘层的底栅顶接触TFT器件,图1展示了以IGZO为有源层的TFT的结构示意图.

图1 TFT器件的结构示意图Fig.1 Schematic diagram of TFT device

器件沟道长为10 nm,宽为300 nm.制备工艺为：在具有100 nm热氧化硅的p型Si片上用磁控溅射的方法沉积了50 nm厚的IGZO有源层,再利用光刻机对样品进行图案化,图案化完成后用电子束蒸发(E-Beam)在有源层上镀上50 nm的Al叉指源……