[發(fā)明專利]一種p型LaMSnO非晶氧化物半導(dǎo)體薄膜及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610914165.9
• 申請(qǐng)日: 2016-10-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106711228B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-03-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 呂建國(guó);呂容愷;葉志鎮(zhèn)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號(hào): H01L29/786
• 分類號(hào): H01L29/786;H01L29/26;H01L21/02
• 代理公司: 杭州宇信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 33231
• 代理人: 張宇娟;王煦麗

本發(fā)明公開(kāi)了一種p型LaMSnO非晶氧化物半導(dǎo)體薄膜，所述LaMSnO中，La為+3價(jià)，M為Nb、Sr、Cu、Fe中的一種，且M為完全氧化化學(xué)價(jià)態(tài)，即Nb為+5價(jià)、Sr為+2價(jià)、Cu為+2價(jià)、Fe為+3價(jià)；La與M共同與O結(jié)合形成材料的p型導(dǎo)電基體；Sn為+4價(jià)，具有球形電子軌道，在非晶狀態(tài)下電子云高度重合，起到空穴傳輸通道的作用。本發(fā)明還提供了p型LaNbSnO非晶氧化物半導(dǎo)體薄膜的制備方法，使用燒結(jié)而成的LaNbSnO陶瓷片為靶材，通過(guò)射頻磁控濺射方法，制得p型LaNbSnO非晶薄膜，其空穴濃度10¹³~10¹⁴cm^?3。本發(fā)明所制備的薄膜可用于P型非晶薄膜晶體管。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種非晶氧化物半導(dǎo)體薄膜，尤其涉及一種p型非晶氧化物半導(dǎo)體薄膜及其制備方法。

背景技術(shù)

薄膜晶體管（TFT）是微電子特別是顯示工程領(lǐng)域的核心技術(shù)之一。目前，TFT主要是基于非晶硅（a-Si）技術(shù)，但是a-Si TFT是不透光的，光敏性強(qiáng)，需要加掩膜層，顯示屏的像素開(kāi)口率低，限制了顯示性能，而且a-Si遷移率較低（~2 cm²/Vs），不能滿足一些應(yīng)用需求。基于多晶硅（p-Si）技術(shù)的TFT雖然遷移率高，但是器件均勻性較差，而且制作成本高，這限制了它的應(yīng)用。此外，有機(jī)半導(dǎo)體薄膜晶體管（OTFT）也有較多的研究，但是OTFT的穩(wěn)定性不高，遷移率也比較低（~1 cm²/Vs），這對(duì)其實(shí)際應(yīng)用是一個(gè)較大制約。

為解決上述問(wèn)題，人們近年來(lái)開(kāi)始致力于非晶氧化物半導(dǎo)體（AOS）TFT的研究，其中最具代表性的是InGaZnO。與Si基TFT不同，AOS TFT具有如下優(yōu)點(diǎn)：可見(jiàn)光透明，光敏退化性小，不用加掩膜層，提高了開(kāi)口率，可解決開(kāi)口率低對(duì)高分辨率、超精細(xì)顯示屏的限制；易于室溫沉積，適用于有機(jī)柔性基板；遷移率較高，可實(shí)現(xiàn)高的開(kāi)/關(guān)電流比，較快的器件響應(yīng)速度，應(yīng)用于高驅(qū)動(dòng)電流和高速器件；特性不均較小，電流的時(shí)間變化也較小，可抑制面板的顯示不均現(xiàn)象，適于大面積化用途。

由于金屬氧化物特殊的電子結(jié)構(gòu)，氧原子的2p能級(jí)一般都遠(yuǎn)低于金屬原子的價(jià)帶電子能級(jí)，不利于軌道雜化，因而O 2p軌道所形成的價(jià)帶頂很深，局域化作用很強(qiáng)，因而空穴被嚴(yán)重束縛，表現(xiàn)為深受主能級(jí)，故此，絕大多數(shù)的氧化物本征均為n型導(dǎo)電，具有p型導(dǎo)電特性的氧化物屈指可數(shù)。目前報(bào)道的p型導(dǎo)電氧化物半導(dǎo)體主要為SnO、NiO、Cu₂O、CuAlO₂等為數(shù)不多的幾種，但這些氧化物均為晶態(tài)結(jié)構(gòu)，不是非晶形態(tài)。目前人們正在研究的AOS如InGaZnO等均為n型半導(dǎo)體，具有p型導(dǎo)電的非晶態(tài)氧化物半導(dǎo)體幾乎沒(méi)有。因而，目前報(bào)道的AOS TFT均為n型溝道，缺少p型溝道的AOS TFT，這對(duì)AOS TFT在新一代顯示、透明電子學(xué)等諸多領(lǐng)域的應(yīng)用產(chǎn)生了很大的制約。因而，設(shè)計(jì)和尋找并制備出p型導(dǎo)電的非晶氧化物半導(dǎo)體薄膜是人們亟需解決的一個(gè)難題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)實(shí)際應(yīng)用需求，擬提供一種p型非晶氧化物半導(dǎo)體薄膜及其制備方法。

本發(fā)明提供了一種p型LaMSnO非晶氧化物半導(dǎo)體薄膜，其中M為Nb、Sr、Cu、Fe中的一種，且在LaMSnO中為完全氧化化學(xué)價(jià)態(tài)。在p型LaMSnO體系中：La為+3價(jià)，M為完全氧化化學(xué)價(jià)態(tài)，如Nb為+5價(jià)、Sr為+2價(jià)、Cu為+2價(jià)、Fe為+3價(jià)，La與M共同與O結(jié)合形成材料的p型導(dǎo)電基體；Sn為+4價(jià)，具有球形電子軌道，在非晶狀態(tài)下電子云高度重合，因而起到空穴傳輸通道的作用。

本發(fā)明所提供的p型LaMSnO非晶氧化物半導(dǎo)體薄膜，其特征在于：在LaMSnO中，La為+3價(jià)，M元素為Nb、Sr、Cu、Fe中的一種，為完全氧化化學(xué)價(jià)態(tài)，Sn為+4價(jià)；LaMSnO薄膜為非晶態(tài)，具有p型導(dǎo)電特性。