溶膠凝膠法製作鈮酸鈦介電薄膜以應用於透明電子電路之研究

Translated title of the thesis: Research of Sol-Gel Derived TiNb2O7 Dielectric Thin Films for Transparent Electronic Applications
  • 張 銘銓

Student thesis: Master's Thesis

Abstract

　　本研究以溶膠凝膠法在ITO玻璃上塗佈TiNb2O7薄膜，並分為兩部分探討其應用於透明電晶體與電阻式記憶體之可行性。第一部分探討TiNb2O7薄膜在不同氣氛下沉積後退火200℃~500℃物理特性、能帶結構與介電特性。在製程溫度500℃以下，TiNb2O7薄膜皆呈現非晶並且擁有良好的可見光平均穿透率約80%。接著，我們製成Al/TiNb2O7/ITO（MIM）電容器用以量測其介電特性，並藉由等效電路模型之模擬輔助探討。在150℃製程溫度限制之下，未退火處理之TiNb2O7薄膜的光學能隙為3 64eV。以MIM結構偏壓1V時漏電流密度為1 025?10-6A/cm2，並且在1MHz量測下介電常數達24 15。在300℃製程溫度限制之下，TiNb2O7薄膜藉由大氣氣氛退火300℃可得光學能隙為3 55eV。製成MIM結構後電極退火150℃，偏壓1V時漏電流密度為8 976?10-7A/cm2，並且在1MHz頻率量測下可得介電常數達34 86。在500℃製程溫度限制之下，TiNb2O7薄膜經由氮氫氣氛退火400℃可得光學能隙為3 56eV。以MIM結構偏壓1V其漏電流密度為2 674?10-6 A/cm2，並在1MHz量測下介電常數高達39 65。根據實驗結果，高穿透率與良好介電特性之TiNb2O7薄膜將具潛力應用於不同軟性基板上作為透明薄膜電晶體之閘極介電層，並降低元件操作之?耗。 　　第二部分，本研究發現Al/TiNb2O7/ITO之MIM電容器可作為電阻式記憶體單元。元件透過forming process後，具有自我限流之雙極性轉換特性。其Roff/Ron達2個數量級。我們以ESCA分析結果推測薄膜內有氧空缺之存在並將氧空缺視為導電燈絲之元素。最後，透過電流傳導機制分析解釋其電阻轉換特性並確認TiNb2O7可作為電阻式記憶體之電阻轉換層。
Date of Award2016 Aug 17
Original languageChinese
SupervisorCheng-Liang Huang (Supervisor)

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