N2 PDA 処理膜の XPS スペクトルでは、SnO2 成分のピークと各ピークのピークが示されており、N2 PDA 処理膜のバンドギャップは PDA のバンドギャップよりも狭いことがわかります。これは O2p 回路よりも高いです。
序論
半導体と主なアプリケーション
半導体材料は、ある程度の透明性と導電性を実現できるため、さまざまな用途に使用されています。図1-2 主要材料のバンドギャップと導電率の相関図[1.3]。
真性半導体と不純物半導体
- 真性半導体
- ｎ型半導体
- ｐ型半導体
- 格子内欠陥によるキャリア生成
イチジク。図１−４（ｃ）は、キャリアによるドナーの移動の概略図［１．４］を示す。それらはイオン化した原子の周りを浮遊します。図 1-6(b) は、ドナー原子 (P) が Si 格子に混入した場合の欠陥の形成を示しています。不純物。
半導体薄膜
- 薄膜とは
- 薄膜の特徴・性質
- 薄膜トランジスタ（TFT）
[1.9] チャネル層の次に、ソース/ドレイン電極 (S/D 電極) が堆積されます。これらの電極の選択と [1.11] も考慮する必要がありますが、この記事では省略しています。 Ｓ／Ｄ電極に隣接するのは、ゲート絶縁層およびゲート電極である。
主な半導体材料
- 元素半導体
- 化合物半導体
- 酸化物半導体
- n 型酸化物半導体の特徴
- p 型酸化物半導体の特徴
- 酸化物半導体と TFT 特性
図 1-10(a) に SnO2 [1.34] のバンド構造を示します。 n型酸化物半導体は図1-10(a)に示すようなバンドを形成します。基本的に、酸化物半導体のバンドギャップは金属材料の価電子帯軌道からなるCBMで構成されています。これは、閉殻Cu3d10軌道[。 1.46] ..Cu。
SnO X 系材料の有用性と近年の動向
- SnO X 系材料の有用性と解決すべき問題点
- サブギャップ欠陥の低減への主なアプローチ
- アニーリング法
- ドーピング法
- その他のアプローチ
上記の結果に基づいて、アニール処理によりサブギャップ密度を低減するアプローチが報告されている。我々はスパッタリングによりサブギャップ欠陥の状態密度を調査した[1.97]。 。
窒素雰囲気下アニールによる SnO X 薄膜への窒素ドープ
しかし、窒素分子 (N2) が基板のより深くに捕捉されていると推測されました。 N1s コアレベルのピークの強度は、N2+ 注入時間が増加しても大幅には増加しませんでした。 RTA 後、N 1s コア レベル ピークの強度と半値全幅が増加し、幅が広くなりました。これは、バルク中に捕捉された N2 分子が熱処理中に表面に拡散し、Ge 原子と化学結合したことを示しています。 RTA 後の N 1s コアレベルのピークは、ゲニトライド (GeNx) と Ge3N4 の両方の化学状態の混合物であると結論付けられました。価電子帯スペクトルを図 1-18(c) に示します。 Ne+ スパッタリング後、Ge 酸化物状態は存在しませんでした。 N2+ 注入後、価電子帯は大幅に広くなり、価電子帯の最大値の結合エネルギーは高くなります (1.111)。これらの観察と一致して、当てはめられた Ge(0) ピークの結合エネルギー (29.0 eV) は変化しません。最後に、室温で 1 kV のイオン ビーム エネルギーの N2+ ガスを注入することにより、N2.
本研究の目的
実験方法
SnO X 薄膜の成膜
- 基板洗浄
- RF マグネトロンスパッタリング法
- 原理
- 成膜条件
- 留意事項
DCバイポーラスパッタリングでは、ターゲットが絶縁体になると陽イオンや二次電子の衝突によりターゲットが帯電し、連続スパッタリングができなくなります。このため、RF (高周波) 放電を使用して絶縁体をスパッタリングする RF マグネトロン スパッタリングが開発されました。図 2-3 RF マグネトロンスパッタリング装置のブロック図 [2.1]。
SnO X 薄膜への後処理
- 急速熱アニール装置(RTA)
- 原理
- アニール条件
- 留意事項
N ドープ SnO X 薄膜の評価法
- XRD
- 原理
- 留意事項
- XPS
- 原理
- 解析手法
- UV-Vis-NIR 分光法
- 原理
- 留意事項
- 解析手法
- 原子間力顕微鏡(AFM)
- 原理
- 留意事項
- ホール効果測定装置
- 原理
- 留意事項
今回は図に示す島津製作所製 UV-3600 を使用して測定しました。 2-15.測定範囲は220～0.2600nmでした。光学系はデュアルビーム方式です。 Munk の理論 [2.24] によれば、測定された反射スペクトルは です。
実験結果及び考察
アニール条件とキャリア密度及びキャリアタイプ依存性
- アニール温度特性
- スパッタ成膜時の酸素濃度条件と電気特性の評価
- まとめ
イチジク。 3-2(a)は酸素濃度を変えて形成したサンプルに対して600℃で窒素アニールを行ったときの電流を示しています。 (a) では、酸素濃度 4% で成膜したときに最も安定な p 型挙動が得られました。
N ドープ SnO X 薄膜の評価
- XRD
- アニール温度特性
- 窒素導入による格子拡張
- XPS
- N1s
- O1s
- Sn3d 5/2
- N2p
- UV-Vis-NIR 分光計
- 透過率と反射率
- Tauc’s Plot によるサブギャップ状態の評価
- AFM
- まとめ
これは、成膜時には薄膜中に窒素が存在せず、アニールによって窒素がドーピングされたことを示している。図 3-7 は、アニール前後の SnOX 薄膜の価電子帯スペクトルを示しています。ここでは... 図 3-9 N2 PDA の前後の Tauc' を (a) 対数スケール表示と (b) 線形スケール表示で示します。
異なるアニール雰囲気で処理した SnO X 薄膜と窒素ドーピングの変化
- XRD
- XPS
- N1s
- O1s
- Sn3d 5/2
- N2p
- UV-Vis-NIR 分光法
- 透過率と反射率
- Tauc’s Plot によるサブギャップ状態の評価
- AFM
- ホール効果測定
- まとめ
いずれの場合も、N2 PDA処理膜のピークピークは高エネルギー側にシフトした。さらに、N2.PDA処理膜のみを使用したが、Ar/H2 PDA処理膜ではn型導電性が確認された。この結果から、Ar/H2 PDA 処理膜は Ar/H2 PDA 膜に比べて約 0.5 倍劣化していることがわかります。こちらの結果からも。
酸素空孔低減に向けた更なるアプローチ
- N ドープ SnO X 薄膜のサブギャップ欠陥の低減と課題
- 硫黄ドーピング
- S,N コドープ SnOX 薄膜の製作
- S,N コドープ SnOX 薄膜の評価
- まとめ
表3-5 硫化処理前後のXPS測定から算出した各ピークのピーク強度比。処理（キャリア密度、キャリア移動度、シート）
結論
および1.281nm。 N2 PDA後のサンプルの表面粗さは減少しており、この処理がTFTに適していることを示しています。これは、で述べた酸素欠損、水酸基 (-OH)、O1- などから生じるピークの増加によって説明できます。 XPSスペクトル。さらに、キャリア移動度に着目すると、Ar/H2 PDA 処理膜は N2 PDA 処理膜よりも約 0.5 倍悪いことがわかります。この結果は、薄膜の結晶構造に欠陥が形成されていることも示唆しています。以上の結果から、不純物の導入や表面ダメージを与えない窒素ドーピング方法として、N2 PDA処理が有効であることが分かりました。しかし、NO2 ガスとしての還元性についてはまだ十分な証拠がありません。 。
参考文献
第一章
第二章
第三章
