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以磁控濺鍍法製備鋁和鎂摻雜之氧化鋅透明導電膜之結構與光電性質研究

為了解決出光 0W-40 評價的問題，作者陳奉寬 這樣論述：

本論文利用直流與射頻控濺鍍法，以多元陶瓷靶與合金靶在不同條件製備AZO與MgZnO薄膜於玻璃基板上，藉由改變鍍膜參數與製程條件來研究薄膜的結構與光電特性，研究結果與討論如下。在室溫下，分別使用直流和射頻磁控濺鍍法，將Al靶和ZnO靶共同製備AZO薄膜，並藉由不同大氣氛圍下退火，控制薄膜的結晶性和氧空位產生或消失，以達到光電元件優異的特性。藉由改變不同Al靶材能量，分別為0W、100W、150W、200W、250W；製備一系列複合AZO薄膜，結果發現，當能量在200W時可擁有最低電阻率3.19 × 10−4 Ω-cm和可見光(400~700)穿透率~90%。經過不同大氣下的退火，分別為合成氣體

(5% H2 in Ar)、Ar、O2，發現在退火條件為合成氣體下，電阻率進一步降為9.38 × 10−5 Ω-cm，可見光(400~700)並可維持穿透率~90%。當Al靶材能量超過200W，過多的能量反而使晶格產生扭曲而抑制晶粒成長，因此，Al靶材在高能量下，有降低結晶性的現象。退火在合成氣體下，可移除O2 ，並產生空位充當施體的角色，因而提升導電性，不過，退火在O2 大氣下，反而跟Al產生Al-O鍵結，阻礙載子移動，降低導電性。在製備MgZnO薄膜部分，藉由調整Al2O3的濃度比例，以射頻磁控濺鍍法控制MgZnO陶瓷靶，以達到具有寬能隙與低電阻的光電元件的特性。結果發現，在(002)的優

旋方位單一繞射峰，為六方晶系纖鋅礦結構，當Al2O3 在0~2wt%時，Al3+取代Zn2+位置，導致晶粒縮小，晶格收縮並可讓應力獲得釋放，然而，太多的摻雜也讓晶格產生扭曲，反而導致薄膜特性不佳。在Al2O3摻雜濃度達 2wt%，有最佳電阻率2.82×10−3 Ω-cm，能隙並增為3.632eV，可見光(400~800)並可維持穿透率～91%。當Al2O3 濃度比例超過2wt%，晶粒邊界開始析出Al-O叢聚的氧化物，反而降低載子濃度，和電子遷移率，影響薄膜特性。研究並藉由調整基板溫度(RT~400°C)來製備MgZnO薄膜，以達到具有寬能隙與低電阻的光電元件的特性。結果發現，在(002)的優旋

方位單一繞射峰，隨著基板溫度增加，原子有足夠能量擴散，晶粒也隨之成長，並降低晶粒邊界的散射，Al3+取代原本晶格的位置，增加電子遷移率。在高基板溫度下，Al濃度和O空位增加，載子濃度上升，因此在基板溫度400 °C時，擁有最佳電阻率2.82×10−3 Ω-cm，隨著基板溫度增加，能隙並增為3.632eV，原因是Burstein–Moss效應和Mg含量增加。

退火效應對於合金閘極之特性研究

為了解決出光 0W-40 評價的問題，作者呂華凱 這樣論述：

本研究使用射頻磁控濺鍍系統分別鍍製Ta-Mo、Ti-Zr、Nb-Mo等三種互溶合金薄膜作為閘極材料，分別以0W/100W、20W/80W、40W/60W、60W/40W、80W/20W、100W/0 W這六種功率分別施加在金屬靶材上以調控成份比，並鍍製在閘極氧化層上。閘極氧化層選用的材料為二氧化鉿(HfO2)，分別以2 nm、4 nm、6 nm、8 nm、10 nm等五種不同厚度分別鍍製在p型矽基材上，形成金屬閘極電極/閘極氧化層/基材的MOS電容結構，使用形成氣體(15%H+85%N2)的氣氛在400oC下進行持溫30分鐘的退火處理，藉以探討熱處理前後材料性質的變化，評估經過此製程後閘極電

極的熱穩定性，此外並比較退火處理前後三組不同合金材料的有效功函數變化，探討退火效應對閘極電極功函數的影響。本實驗使用掃描式電子顯微鏡觀察合金薄膜的厚度，以四點探針量測薄膜電阻率，使用低掠角 X光分析晶體結構，利用電子微探分析儀進行薄膜成分分析，量測電容-電壓曲線計算等效二氧化矽厚度(EOT)與平帶電壓值，並且萃取出有效功函數。研究結果顯示，試片經由形成氣體退火後其電阻率有些許的增加，推測可能被腔體內殘留的氧擴散至試片內部，晶體繞射結果顯示退火前三種互溶合金都會有某一參數呈現非晶的結構，但是經由退火後則由非晶轉換成結晶，其他條件鍍製的試片其結晶性都有些許提升，顯示薄膜經熱處理後趨向於穩定的結晶結

構或是出現晶粒成長。從功函數計算結果來看，退火後的功函數都比退火前之功函數較高，推測是因為閘極電極與介電層的界面處氧原子的數量增加，導致功函數上升。