激光晶化多晶硅的制备与XRD谱

对氢化非晶硅（a-Si∶H）进行了脱氢和不同能量密 度的准分子激光晶化多晶硅的实验, 对所得样品用X射线衍射表征. 针对多晶硅（111）面特征峰的强度、 晶面间距和宽化信息, 分析了激光功率密度对晶化多晶硅结晶度和应力的影响, 根据谢乐公式（Scherrer）估算了晶粒的大小, 得到用准分子激光晶化多晶硅的较佳工艺参数, 并且验证了激光辐射对薄膜材料作用的3种情况.     

355 nm YAG皮秒脉冲激光晶化非晶硅薄膜的研究

 使用355 nm YAG皮秒脉冲激光对250 nm厚的非晶硅薄膜进行激光晶化的研究,并利用金相显微镜、拉曼光谱和X射线能谱（EDS: energy dispersive spectrometer）等对晶化样品进行了分析。结果表明：随着激光脉冲能量的增加,完全熔区和部分熔区的宽度均明显增大。在所研究的脉冲能量范围内（15 μJ—860 μJ）,所有样品的完全熔区的拉曼光谱均无非晶硅或晶体硅的特征峰,而位于完全熔区边缘的部分熔区的拉曼光谱却显示出晶体硅的特征峰,这可能是因为完全熔区接受到的激光能流密度过大,造成区内绝大部分非晶硅薄膜气化蒸发。这个推测进一步得到了X射线能谱分析结果的证实。X射线能谱分析结果表明,完全熔区的成份主要是玻璃与硅反应生成的硅化物,其表面被二氧化硅层所覆盖。     

a-Si∶H 薄膜固相晶化法制备多晶硅薄膜

利用固相晶化法获得多晶硅薄膜(退火温度700～800℃)，采用XRD、Raman等分析手段进行了表征与分析。研究结果表明：晶粒平均尺寸随着退火温度的降低、掺杂浓度的减少、薄膜厚度的增加而增加；并且退火后薄膜暗电导率提高了2～4个数量级。     

非晶硅薄膜的制备及晶化研究

采用磁控溅射技术首先在玻璃基片、单晶硅片上溅射非晶硅薄膜再在其表面溅射铝膜,并用快速退火炉在不同温度下进行退火。利用台阶仪、拉曼散射光谱(Raman)仪和X射线衍射(XRD)仪对薄膜进行性能表征。结果表明:在功率120W,气压1.5～2.5pa,时间为3.5～4.5h的条件下可制备得非晶硅薄膜,Al诱导能降低晶化温度,并在500～600℃间存在一最佳晶化温度。     

在不同温度下退火制备多晶硅薄膜的研究

通过PECVD法,用玻璃作衬底在30℃、350℃和450℃下直接沉积非晶硅（a—Si：H）薄膜,在600℃和850℃下退火三个小时,把前后样品用拉曼光谱和XRD分析,发现二次晶化后的晶化效果比直接沉积的薄膜好,850℃下退火的薄膜比600℃下好。     

a-Si:H薄膜固相晶化法制备大晶粒多晶硅薄膜

用等离子体化学气相沉积（PCVD）法制备：a－Si：N薄膜材料（衬底温度20O℃～350℃），用固相晶化法（SPC）获得多晶硅薄膜（退火温度500℃～650℃）,用X射线衍射法测得平均晶粒尺寸依赖于退火温度和沉积条件，随着沉积温度的降低需要较高的退火温度,用SEM观测形貌测得平均晶粒大小为1,0～1,5μm     

多晶硅薄膜晶体管的有效迁移率模型

提出一个多晶硅薄膜晶体管的有效迁移率模型.该模型同时考虑了晶体管沟道内晶粒的数目、载流子在晶粒与晶粒间界处不同的输运特性和栅致迁移率降低效应,适应于从小晶粒到大晶粒线性区的多晶硅薄膜晶体管.研究表明:当晶粒尺寸Lg0.4μm时,其有效迁移率主要由晶粒间界控制;降低晶粒间界陷阱态密度可提高有效迁移率;减小栅氧化层厚度可增强栅压对有效迁移率的控制作用;高栅压时出现明显的有效迁移率退化效应.     

p-Si TFT的电场增强MILC制备技术

采用电场增强金属诱导侧向晶化方法获得了结晶良好的多晶硅薄膜,并采用该工艺制备了p沟道薄膜晶体管器件,其迁移率为65cm2/(V·s),开关态电流比为5×106.采用拉曼光谱分析、X射线衍射、扫描电镜等微观分析手段对多晶硅薄膜进行了分析,结果表明加电场于两电极之间有促进多晶硅薄膜晶化的作用.采用EFE-MILC技术获得了大的晶粒尺寸,并用此技术制备了p沟多晶硅TFT.表明EFE-MILC技术是在低温下获得大晶粒尺寸p-Si薄膜和高性能p-SiTFT的好方法.     

低掺杂多晶硅薄膜晶体管阈值电压的修正模型

对低掺杂多晶硅薄膜晶体管的表面势进行分析,将表面势开始偏离亚阈值区、沟道电流迅速增加时所对应的栅压作为晶体管的阈值电压.考虑到多晶硅薄膜的陷阱态密度为单指数分布,通过对低掺杂多晶硅薄膜晶体管的表面势进行求解,推导出一个多晶硅薄膜晶体管阈值电压解析模型,并采用数值仿真方法对模型进行了验证.结果表明:新模型所得到的阈值电压与采用二次导数法提取的阈值电压相吻合.     

氧化锌薄膜晶体管的光诱导不稳定性

为促进氧化锌薄膜晶体管(ZnO-TFT)在有源驱动平板显示领域中的实际应用,以高纯氧化锌(ZnO)为靶材,采用射频磁控溅射法沉积ZnO薄膜作为半导体活性层,制备出ZnO-TFT,研究了可见光诱导引起的器件特性的不稳定性.实验结果表明:在可见光照射下,该ZnO-TFT器件呈现出一定程度的不稳定性;随着光照强度的增加,迁移率稍有增大,阈值电压有微弱的减小;漏电流的相对变化量受栅电压控制,即在开态时相对变化量较小,对于2210 lx的照射强度,相对变化量的最小值为0.58,而在亚阈值区和关态时,漏电流受光照强度的影响较大,在相同强度的光照射下相对变化量的最大值为36.29.对可见光诱导不稳定性恢复过程的研究发现,光照关断后的恢复过程相对缓慢,且随时间呈现出先快后慢的现象.     

铋掺杂氧化铟锌薄膜晶体管的研究

采用射频磁控溅射法制备了以非晶铋掺杂氧化铟锌(a-IZBO)为沟道层的薄膜晶体管(TFTs).相比本征的氧化铟锌薄膜晶体管,a-IZBO-TFTs显示出更低的关态电流,正向偏移的开启电压,表明铋掺杂能有效抑制载流子浓度.在铋掺杂含量为原子百分比8.6%时达到最佳的电学性能:载流子迁移率为7.5cm~2/(V·s),开关比为3×10~8,亚阈值摆幅为0.41V/decade.使用光致发光激发谱和X射线光电子能谱评价了a-IZBO沟道层中的氧空位缺陷,分析结果证实了铋的掺杂确实有效地减少了氧空位,从而抑制了半导体沟道层中的载流子浓度,对a-IZO-TFTs的总体电学性能改善起到较大的作用.     

低温溶液加工法制备氧化锌薄膜晶体管

为适应柔性有源有矩阵有机发光二极管(AMOLED)等新型显示技术发展的需要,将低温溶液处理的氧化锌作为半导体层、电化学氧化的氧化铝钕作为栅绝缘层,制备了氧化锌薄膜晶体管(TFT).制备氧化锌半导体层所用的前驱体溶液为无碳的Zn(OH)x-(NH3)y(2-x)+水溶液,这种氨络合物溶液制备简单、成本低,并且由于容易形成高活性的氢氧自由基,使得氨-金属之间的分解所需要的活化能较低,生成氧化锌所需的能量较小,可以在180℃的较低温度下获得氧化锌多晶薄膜.所制备的TFT器件的最高迁移率可达0.9 cm2/(V·s).这种低温氧化锌薄膜工艺与室温电化学氧化的栅绝缘层工艺相结合,具有温度低和迁移率高的特点,完全能与柔性衬底兼容,在柔性显示中具有很大的应用前景.     

氧流量对a-IWO薄膜及其薄膜晶体管电学性能的影响

本文采用射频磁控溅射方法,制备了非晶掺钨氧化铟(a-IWO)薄膜及其薄膜晶体管(TFTs),并探讨了溅射过程中氧流量对a-IWO薄膜及其TFTs性能的影响.研究发现,随着沉积过程中氧流量的增加,a-IWOTFTs器件的饱和迁移率降低,阈值电压正向偏移,说明溅射过程中氧流量的增加有效抑制了a-IWO沟道层中氧空位的产生,降低了载流子浓度.当溅射过程中氧气/氩气流量比为2∶28时,制备的TFT器件饱和迁移率为27.6cm2·V-1·s-1,阈值电压为-0.5V,电流开关比为108.     

有源层厚度对非晶硅薄膜晶体管特性的影响

研究了有源层ａ－Ｓｉ∶Ｈ的厚度对ａ－Ｓｉ∶ＨＴＦＴ特性的影响．研究结果表明，ａ－Ｓｉ∶Ｈ层的厚度对ａ－Ｓｉ∶ＨＴＦＴ的静态特性（如开／关态电流比、阈值电压等）有较大的影响．理论分析表明，这是由于钝化层固定电荷在有源层背面引入了背面空间电荷层造成的．详细分析了背面空间电荷层对ａ－Ｓｉ∶ＨＴＦＴ特性的影响，提出了一个ａ－Ｓｉ∶ＨＴＦＴ有源层厚度优化设计的下限值，理论与实验相符合     

红色有机薄膜电致发光器件

研制了三种以 8-羟基金属螯合物 Mq3(M=Al,Ga,In)为基质、DCJTB为掺杂剂的红色有机电致发光器件 ,对比了不同掺杂浓度下的 Mq3的光致发光光谱、电致发光的亮度 -电压、亮度 -电流关系 ,从光谱重叠、能级匹配角度分析了不同基质对发光效率及色度的影响     

激光退火能量对非晶Si薄膜晶化的影响

采用XeCl准分子脉冲激光,在真空环境中烧蚀单晶Si靶,在Si(111)和石英衬底上沉积生成非晶Si薄膜.在同样的环境下,用激光对非晶Si薄膜进行退火,通过扫描电子显微镜和拉曼光谱仪对退火后的样品进行分析比较.结果表明,激光能量对非晶薄膜的晶化和纳米晶粒尺寸有重要影响.     

衬底温度对NiTi薄膜晶化温度的影响

采用直流磁控溅射方法, 制备出沉积在不同温度衬底上 的NiTi薄膜. 应用X射线衍射、 小角X射线散射和差热扫描量热法研究了两种衬底温度(室温和573 K)溅射的NiTi合金薄膜晶化温度和在763 K退火1 h的晶化程度.     

脉冲激光沉积ZnO薄膜动力学过程研究

利用有限差分法对脉冲激光沉积(PLD)技术制备ZnO薄膜过程中等离子体在等温和绝热两个阶段的速度演化进行了研究,给出了其中主要粒子Zn和O在空间的具体演化规律。从模拟的结果可以看出,Zn,O在同一方向的速度演化趋势相似,在不同方向同种粒子速度演化趋势不同。