[发明专利]一种高性能BaSnO3

说明书

本发明提供一种高性能BaSnO3基透明导电薄膜和薄膜晶体管及其制备技术，属于新型显示材料技术领域，该技术采用阴极电弧法，以BaSnO₃氧化物靶或BaSn合金靶进行制备；首先，本发明公开了制备高性能BaSnO_x透明导电薄膜和薄膜晶体管有源层。其次，公开了在玻璃基底原位生长得到高电导率BaInSnO_x透明导电薄膜或高迁移率BaInSnO_x有源层；再用等离子体后处理或准分子激光退火薄膜；所得薄膜电导率将大于10³S/cm，可以作为TFTs源/漏电极应用。最后还公开了以上述工艺制备得到BaInSnO_x有源层，制备共面同质结底栅结构TFTs，激光退火制备底栅结构TFTs和自对准底栅结构TFTs的工艺，上述三种TFTs的场效应迁移率将大于10cm²/V.s，并具有优异的热稳定性，使得BaSnO₃基薄膜可替代InGaZnO₄薄膜，在TFTs和新型显示器中得到应用。

技术领域

本发明涉及新型显示材料技术领域，特别涉及一种高性能BaSnO₃基透明导电薄膜和薄膜晶体管及其制备技术。

背景技术

当前，以InGaZnO₄氧化物半导体薄膜为有源层或源/漏电极的薄膜晶体管(ThinFilm-Transistors,TFTs)已在TFT-液晶显示器、TFT-有机发光二极管显示器等新型显示器中得到大量研究和应用。但是InGaZnO₄中含有45％重量比的In₂O₃，众所周知，In在地表中属于稀有金属，价格昂贵。因此，降低氧化物靶材中的In含量且保持获得高性能的TFTs器件性能，一直是国内外研究者的目标。而且，至今InGaZnO₄TFTs的稳定性仍然有待改进。最后，制备高电子迁移率有源层可获得高场效应迁移率和高开态电流TFTs，从而使有机发光二极管显示器或发光二极管显示器有更高的亮度，但InGaZnO₄ TFTs的迁移率在这些新型显示器中应用还是有限。并且提高薄膜的电子迁移率可以提高其电导率。

由于BaSnO₃具有很小的电子有效质量，BaSnO₃基单晶或薄膜的霍尔迁移率比ZnO、In₂O₃、SnO₂等传统氧化物半导体的单晶或薄膜的霍尔迁移率均要高，这有利于获得具有更高场效应迁移率的TFTs和具有更高电导率的薄膜。此外，和晶格氧有关的热稳定性，是氧化物薄膜最引人关注的物理性能，且已成为器件应用的瓶颈，由于这种不稳定性，很多电子氧化物经常会变得严重的性能退化，如TFTs在空气中的长期使用所产生的性能退化及沟道在光照下产生的持续电流。由于具有很低的氧化学扩散系数，BaSnO₃基材料比ZnO、In₂O₃具有优异的热稳定性。Ba和Sn元素在地表的含量要远远高于In。以BaSnO₃基钙钛矿氧化物半导体薄膜为有源层和源/漏电极的TFTs，已在国内外有较多的研究，但现有研究的BaSnO₃基薄膜多为用脉冲激光沉积在钙钛矿基底的外延薄膜，尚不适合工业化应用，且在玻璃基底用磁控溅射制备的BaSnO₃基薄膜存在沉积温度偏高、电导率偏低、尚未能成功制备开关性能良好的TFTs器件等问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种高性能BaSnO3基透明导电薄膜和薄膜晶体管及其制备技术，可以有效解决背景技术中提到的问题。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种高性能BaSnO₃基透明导电薄膜和薄膜晶体管及其制备技术，该技术采用阴极电弧法，以BaSnO₃氧化物靶或BaSn合金靶进行制备，具体方法主要包括以下步骤：

S1、高性能BaInSnO_x透明导电薄膜的制备；