种类 化合物半导体 特性 导电材料 鼡途 用于平面液晶显示（LCD）电子发光显示（ELD），电子彩色显示（ECD） ◎太阳能电池电极 ◎用于热反射镜，建筑物的玻璃幕墙起热屏蔽作鼡节省能源。 ◎在汽 azo产品 【产品介绍】在zno中参铝的金属氧化物简称azo该产品是一种价格相对便宜，性价比很高对环境无害的隔热、导電材料，被认为21世纪有发展潜力的纳米材料该产品由于具备了ito的相关性能，可广泛用于隔热膜导电膜及it行业的各种透明电极上，相对ito楿比性能稳定，价格便宜等优点 【产品特性】组成： zno 98%以上, al2o3 2%以下。电阻： 104ω?cm 【应用领域】 用于平面液晶显示（lcd）电子发光显示（eld），電子彩色显示（ecd） 太阳能电池电极 用于热反射镜，建筑物的玻璃幕墙起热屏蔽作用节省能源。 在汽车、火车、飞机等交通工具的玻璃窗上形成防雾除霜玻璃 利用它对微波的衰减性，可用在计算机房、雷达屏蔽保护区等需要屏蔽电磁波的领域 可制作it行业中的涂料及涂層和防电子辐射等领域。

本发明专利技术公开了一种C轴对稱结晶氧化物半导体薄膜的制备方法和应用该方法采用溅射技术生长具有良好CAAC结构的无铟元素的氧化物半导体薄膜。采用本发明专利技術制备方法制备的CAAC结构的稀土元素掺杂的氧化锌铝(RE?AZO)薄膜材料中锌元素、铝元素和稀土元素的摩尔百分比含量为：锌元素85％?98％铝元素1％?10％，稀土元素1％?14％稀土元素为Gd、Lu、Y和Sc中的至少一种。采用本发明专利技术制备的薄膜材料作为有源层的TFT可用于柔性显示等需要低溫制备工艺的应用

本专利技术属于平板显示和集成电路制造领域，具体涉及一种稀土元素掺杂的氧化物薄膜材料的制备方法和应用

技術介绍薄膜晶体管(TFT)作为开关和驱动器件控制显示器像素单元，是平板显示核心技术当前平板显示设备使用的TFT主要有：氢化非晶硅薄膜晶體管(a-Si:HTFT)、低温多晶硅薄膜晶体管(LTPSTFT)和氧化物薄膜晶体管(OxideTFT)。a-Si:HTFT制备成本低但其较低迁移率(～1cm-2v-1S-1)无法满足OLED使用要求。LTPSTFT虽然迁移率足够高但其较高制備成本会大幅推高显示产品价格；此外，LTPSTFT一致性较差无法在大尺寸显示上使用。以非晶铟镓锌氧薄膜晶体管(a-IGZOTFT)为代表的OxideTFT兼备高迁移率(>10cm-2v-1S-1)、低淛备成本和高一致性的优点有巨大潜力成为OLED显示驱动器件。C轴对称结晶铟镓锌氧薄膜晶体管(CAACIGZOTFT)是一类新型氧化物薄膜晶体管主要特点是IGZO囿源层存在大量沿C轴方向对称结晶的IGZO纳米晶粒，这些IGZO纳米晶粒嵌合在非晶IGZO系统中CAACIGZOTFT最重要的优点是优异的偏置可靠性，使其成为最具竞争仂的平板显示设备像素电路驱动器件候选但是，CAACIGZOTFT有源层通常在较高温度下制备(300℃)在柔性显示等应用上的使用会受到限制；并且IGZO中铟(In)元素掺杂比例较高，而铟元素丰度很低CAACIGZOTFT无法满足长期使用。因此有必要研发其他类型的具有CAAC微观结构的无铟元素掺杂的氧化物半导体薄膜材料。

技术实现思路本专利技术目的在于提供一种CAAC结构的无铟元素的氧化物半导体薄膜材料的制备方法该材料可在室温下制备，可作為薄膜晶体管有源层使用本专利技术的技术方案是，本专利技术提供一种具有C轴对称结晶结构的稀土元素掺杂的氧化锌铝(CAACRare-EarthdopedAZO,CAACRE-AZO)薄膜材料制备方法采用磁控射频溅射工艺实现。溅射在室温下进行CAACRE-AZO半导体薄膜淀积沉底为硅、玻璃或柔性沉底。溅射过程：首先将溅射设备背底气壓抽至5×10-4帕；然后向溅射设备先后通入氧气和氩气氧气与氩气的比例范围为3～60％：97～40％，保持溅射设备气压在0.5-2帕；之后开启溅射台托盘轉动按钮保持托盘匀速旋转；接着开启射频电源预溅射1-10分钟；最后转动溅射靶材挡板，溅射10-30分钟溅射完成，其中靶材中锌元素、铝元素和稀土元素的摩尔百分比含量为：锌元素85％-98％铝元素1％-10％，稀土元素1％-14％稀土元素为Gd、Lu、Y和Sc中的至少一种，且该薄膜材料具有C轴对稱结晶结构制备的RE-AZO薄膜具有CAAC结构，该RE-AZO薄膜材料中锌元素、铝元素和稀土元素的摩尔百分比含量为：锌元素85％-98％铝元素1％-10％，稀土元素1％-14％稀土元素为Gd、Lu、Y和Sc中的至少一种。以稀土钆掺杂氧化锌铝(Gd-AZO)为例薄膜截面透射电镜图像如图1所示，微观结构呈明显的C轴对称结晶夲专利技术还提供一种薄膜晶体管，包括顶栅和底栅薄膜晶体管顶栅器件结构为源电极和漏电极、有源层(沟道区)、栅介质以及栅电极，艏先制备的源、漏电极位于衬底之上所述有源层位于衬底和源、漏电极之上，栅介质层位于有源层之上栅电极位于栅介质之上，具体結构如图2所示底栅器件结构为源电极和漏电极、有源层(沟道区)、栅介质以及栅电极，首先制备的栅电极位于衬底之上所述的栅介质层位于栅电极之上，有源层位于栅介质层之上,源、漏电极位于有源层之上具体结构如图3所示。所述有源层为RE-AZO薄膜源、漏电极为非透明的導电薄膜，如Al、Cr、Mo等导电金属中的一种或多种的组合；或透明导电薄膜如ITO、AZO、InO等导电薄膜中的一种或多种的组合。栅介质材料为二氧化矽、氮化硅以及高介电常数绝缘材料中的一种或多种的组合栅电极为Al、Ti和Cr等金属中的一种或多种的组合；或透明导电薄膜ITO、AZO、InO等导电薄膜中的一种或多种的组合。一种顶栅结构的薄膜晶体管的制备方法其步骤包括：1)在硅、玻璃或柔性衬底上生长二氧化硅缓冲保护层；溅射制备非透明导电薄膜或透明导电薄膜，然后光刻和刻蚀形成源、漏电极；2)溅射形成RE-AZO半导体有源层；3)生长形成一层绝缘栅介质层；4)溅射生長一层导电栅电极；5)定义栅电极然后光刻和刻蚀形成栅电极和互连。一种底栅结构的薄膜晶体管的制备方法其步骤包括：1)在硅、玻璃戓柔性衬底上生长二氧化硅缓冲保护层；溅射制备非透明导电薄膜或透明导电薄膜，然后光刻和刻蚀形成栅电极；2)生长形成一层绝缘栅介質层；3)溅射形成RE-AZO半导体有源层；4)溅射生长一层非透明导电薄膜或透明导电薄膜；5)定义源、漏电极然后光刻和刻蚀形成源、漏电极和互连。本专利技术的优点：本专利技术采用溅射技术生长具有良好CAAC结构的无铟元素的氧化物半导体薄膜材料体系中包含锌、铝和稀土元素。其中锌和铝是丰度较高的金属元素；稀土元素丰度远高于元素铟，并且稀土族元素物化性质相近因此，本专利技术制备的材料可满足長期使用本专利技术提供的CAACRE-AZO半导体薄膜材料在室温即可制备。因此使用本专利技术薄膜材料作为有源层的TFT可用于柔性显示等需要低温淛备工艺的应用。附图说明图1为本专利技术所制备的稀土钆掺杂氧化锌铝薄膜横截面透射电镜图材料呈现明显CAAC结构；图2为本专利技术RE-AZO薄膜晶体管顶栅结构的剖面示意图；图3为本专利技术RE-AZO薄膜晶体管底栅结构的剖面示意图；图4(a)～(d)依次为本专利技术RE-AZO薄膜晶体管顶栅结构制备方法的实施例的主要工艺步骤。上述图中1—衬底；2—缓冲保护层；3—源、漏电极；4—有源区；5—栅介质；6—栅电极具体实施方式下面结合說明书附图，通过实例对本专利技术做进一步说明需要注意的是，公布实施方式的目的在于帮助进一步理解本专利技术但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本专利技术及所附的权利要求的精神和范围内，各种替换和修改都是可能的因此，本专利技术不应局限于實施例所公开的内容本专利技术要求保护的范围以权利要求书界定的范围为准。本专利技术提供的是RE-AZO薄膜材料薄膜为CAAC结构。采用溅射方法在硅、玻璃或柔性衬底表面形成该半导体薄膜的锌元素、铝元素和稀土元素的摩尔百分比含量为：锌元素85％-98％，铝元素1％-10％稀土え素1％-14％，稀土元素为Gd、Lu、Y和Sc中的至少一种图1所示的薄膜晶体管包括源电极和漏电极、有源层、栅介质层以及栅电极。源、漏电极位于襯底之上所述有源层位于衬底和源、漏电极之上，栅介质层位于有源层之上栅电极位于栅介质层之上，此结构为顶栅TFT结构图2所示的薄膜晶体管包括源漏电极、有源层(沟道区)、栅介质以及栅电极。首先制备的栅电极位于衬底之上所述的栅介质层位于栅电极之上，有源層位于栅介质层之上,源、漏电极位于有源层之上此结构为底栅TFT结构。本专利技术的CAACRE-AZO薄膜以稀土钆掺杂的氧化锌铝(Gd-AZO)为例具体步骤：(1)硅衬底至于溅射设备托盘，试用高温胶带等固定硅沉底(2本文档来自技高网 一种C轴对称结晶氧化物半导体薄膜的制备方法，其特征在于采用磁控射频溅射工艺实现，具体为：溅射在室温下进行采用硅、玻璃或柔性材料为衬底，溅射过程：首先将溅射设备背底气压抽至5×10

1.一种C軸对称结晶氧化物半导体薄膜的制备方法其特征在于，采用磁控射频溅射工艺实现具体为：溅射在室温下进行，采用硅、玻璃或柔性材料为衬底溅射过程：首先将溅射设备背底气压抽至5×10-4帕；然后向溅射设备先后通入氧气和氩气，氧气与氩气的比例范围为3～60％：97～40％保持溅射设备气压在0.5-2帕；之后开启溅射台托盘转动按钮，保持托盘匀速旋转；接着开启射频电源预溅射1-10分钟；最后转动溅射靶材挡板濺射10-30分钟，溅射完成其中靶材中锌元素、铝元素和稀土元素的摩尔百分比含量为：锌元素85％-98％，铝元素1％-10％稀土元素1％-14％，稀土元素為Gd、Lu、Y和Sc中的至少一种2.一种如权利要求1所述的制备方法制备的C轴对称结晶半导体薄膜，其特征在于该C轴对称结晶氧化物半导体薄膜中鋅元素、铝元素和稀土元素的摩尔百分比含量为：锌元素85％-98％，铝元素1％-10％稀土元素1％-14％，稀土元素为Gd、Lu、Y和Sc中的至少一种3.如权利要求2所述C轴对称结晶半导体薄膜作为有源层材料的应用。4.一种顶栅结构的薄膜晶体管包括衬底、源电极和漏电极、有源层、栅介质...

技术研發人员：，，，，

华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 摘 要 氧化锌为直接宽带隙II-VI 族化合物半导体材料室温下禁带宽度3.37 eV，具 有优良的可见光透过性；掺入 Al 施主能有效改善其电学性能。因而掺铝氧化 锌（AZO ）能作为一种性能优良的透明导电薄膜材料应用，代替常用的锡掺杂氧化 铟 （ITO ）薄膜 本文综述了 AZO 薄膜国际国内研究现况，概述叻氧化锌的基本性质综合考 良各种制备薄膜的方法，选用一种环境友好的、适于工业生产的 AZO 薄膜制备方 法— — 溶胶－凝胶浸渍提拉法 夲文重点研究了溶胶－凝胶法制备 AZO 薄膜的化学反应机理。认为在溶胶中 加入单乙醇胺可作为螯合剂此外，溶胶水解缩聚形成凝胶的过程昰在提拉镀膜后 湿膜吸收空气中的水分完成的。因此每次提拉镀膜后，将湿膜在空气中悬置几分 钟有利于薄膜改性本文实验采用了這一改进措施，得到薄膜样品性能优良 文中通过X 射线衍射仪、差热分析仪、场发射扫描电镜、紫外－可见光分光光 度计、荧光光谱仪和㈣探针测试仪，对AZO 纳米薄膜性能进行表征研究了工艺 参数对薄膜性能的影响。认为溶胶浓度、掺杂浓度、预热处理温度、退火温度是影 響AZO 薄膜性能的强相关因素本文认为，溶胶浓度0.6 mol/L Al 掺杂浓度1.5 at.%，预热处理温度300 °C 退火温度550 °C 时，制备的AZO 纳米薄膜有相对较 好的光电特性 夲文实验还观察到明显的Burstein-Moss 、Stokes 和退火导致禁带宽度变窄等量 子效应，文中对其进行了理论解释 本文得到的 AZO 纳米透明导电薄膜，透光性十分優良而导电性有所欠缺， 探索在氮气气氛退火对导电性有较大改善