《基於氧化鋅薄膜電晶體的紫外圖像感測器像素研究》是依託北京大學，由張盛東擔任負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於氧化鋅薄膜電晶體的紫外圖像感測器像素研究
- 項目負責人：張盛東
- 項目類別：面上項目
- 依託單位：北京大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
提出一種用金屬氧化物半導體薄膜材料和器件實現單片集成紫外圖像感測器的構想並首先對像素部分展開研究。像素單元的構想為：利用ZnO薄膜同時具有優良的光學性能和電學性能的特點，將光信號探測、轉換、讀取直至放大和驅動全部由ZnO系薄膜器件來完成。像素的光電轉換（光探測）採用三端型器件（ZnO系薄膜電晶體）取代傳統的二端型元件（光敏電阻、肖特基結或p－n結等）。這一新的探測方式使得探測靈敏度顯著提高的同時，還使光電轉換特性能表現出多樣性，即可通過改變柵偏壓獲得不同區間的靈敏度特性、回響特性、動態範圍特性以及噪聲特性等。此外，在每一像素中形成光探測ZnO－TFT的同時，也在位形成由ZnO－TFT構成的有源電路，對來自光探測TFT的信號直接進行讀取和放大。儘管像素的概念和結構是全新的，但實現的手段仍是傳統的工藝技術。因此，本研究為低成本的高靈敏度和高解析度單片集成紫外圖像感測器的實現提供了一個新的途徑
結題摘要
1、首次採用直流反應磁控濺射（DC Reactive Sputtering）鑲嵌靶的方法製備了MgxZn1-xO薄膜和MgxZn1-xO TFTs，並對此展開系統研究。主要研究內容有： 研究了直流反應磁控濺射過程中的工藝參數（濺射功率，Ar/O2, 襯底溫度，濺射時間）對MgxZn1-xO薄膜的電學特性，光學特性和結構特性的影響。研究了後退火對MgxZn1-xO薄膜和MgxZn1-xO TFTs特性的影響。分析了靶材的種類以及靶材中Mg的相對含量對MgxZn1-xO薄膜和MgxZn1-xO TFTs特性的影響。研究了柵偏壓對MgxZn1-xO TFTs穩定性的影響，以及光照下關態泄漏電流問題。結果表明採用提出的方法可以製造高靈敏度紫外探測器。 2、首次採用陶瓷靶濺射方法製備了氧化銦鎂（IMO）金屬半導體薄膜，並以此為基礎進行了氧化物TFT的研製和特性研究。結果表明：IMO薄膜在短波區（＜300 nm）的透過率要高於ITO薄膜，且兩者的ρ相當。因此，IMO薄膜也是一種有套用前景的TCO薄膜。本課題製備的IMO TFT的μ≈2 cm2/(V.s)，Ion/Ioff≈10的6次方，Vth≈-5V，S≈1 V/dec。本課題製備的IMO薄膜的Eg≈4.7 eV，要大於a-IGZO薄膜的Eg（≈4.1 eV）。因此，IMO薄膜對紫外光的光吸收截至波長更短，IM2O TFT更適合於日盲型紫外探測器的製備。 3、實驗研究了陶瓷靶濺射的氧化鋅鎂（MZO）TFT的製備與特性。實驗結果顯示，在ZnO中摻入Mg確實能拓寬禁頻寬度，但是MgO的摻入也會降低載流子濃度，所製得的TFT器件的開關電流，亞閾值特性都不理想。
