: (1-x):1,即第一氧化物、碳酸物和第二氧化物三者之間的配比為(x/2): (1-x):1。
[0060]這種配比制備的金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜更容易形成多種結(jié)晶相,更容易形成鈣鈦礦相的結(jié)晶相。
[0061]可選的,包括第一金屬元素的第一氧化物的化學(xué)表達(dá)式可以為M2O3,包括第二金屬元素的碳酸物的化學(xué)表達(dá)式可以為ACO3,包括第三金屬元素的第二氧化物的化學(xué)表達(dá)式可以為BO2。
[0062]在制備金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜時,可以將按預(yù)設(shè)比例將第一氧化物粉末、碳酸物粉末和第二氧化物粉末混合均勻成混合物;然后在預(yù)設(shè)溫度下對該混合物進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)處理形成化學(xué)表達(dá)式為MxA1 χΒ0δ的金屬氧化物。該預(yù)設(shè)溫度可以為介于900至1650度。
[0063]其中,需要說明的是:在高溫?zé)Y(jié)處理的過程中碳酸物ACO3中的碳元素C會形成二氧化碳等氣體揮發(fā),所以形成化學(xué)表達(dá)式為MxA1 χΒΟδ的金屬氧化物不含碳元素C。
[0064]形成的化學(xué)表達(dá)式為MxA1 χΒ0δ的金屬氧化物為一種金屬氧化物,而該一種金屬氧化物的化學(xué)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較高,所以可以提高金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜的穩(wěn)定性?;瘜W(xué)表達(dá)式為MxAi χΒ0δ的金屬氧化物可以為氧化鑭鍶錫La ,Sr1 χ3η0δ和氧化銦鋇鈦In ,Ba1 χ??0δ等。
[0065]可選的,該金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜具有由多種結(jié)晶相組成的混合相。多種結(jié)晶相可以減小金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜內(nèi)的晶粒的大小,提高金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜的均勻性,降低過剩載流子濃度,對金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜的結(jié)構(gòu)起到支撐作用。
[0066]可選的,該多種結(jié)晶相中包括鈣鈦礦相。其中,鈣鈦礦相可以對金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜的結(jié)構(gòu)起到支撐作用,另外,鈣鈦礦相是一種薄膜相,在金屬氧化物薄膜制備過程中容易形成,因此降低制備金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜的難度。
[0067]可選的,除鈣鈦礦相以外的結(jié)晶相至少包括第一金屬元素的氧化物、第二金屬元素的氧化物和第三金屬元素的氧化物中的至少一者。其中,除鈣鈦礦相以外的其他結(jié)晶相可以減小金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜內(nèi)的晶粒的大小,提高金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜的均勻性,達(dá)到降低過剩載流子濃度的效果。
[0068]進(jìn)一步地,除鈣鈦礦相以外的其他結(jié)晶相中還可以包括非鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的三元或四元金屬氧化物。但不包括晶界雜相。
[0069]參見圖1,該鈣鈦礦相的晶胞屬于立方晶系;
[0070]在鈣鈦礦相的晶胞結(jié)構(gòu)中,第一金屬元素A位于晶胞的部分頂點位置,第二金屬元素B位于晶胞的體心位置,氧元素O位于晶胞的面心位置,第三金屬元素M位于晶胞中除該部分頂點位置以外的頂點位置。
[0071]鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的立方體晶胞,如圖1所示,此時A處于晶胞的頂點,B處于晶胞的體心,氧處于晶胞的面心,M取代部分A的位置(所以在圖1中未畫出第一金屬元素Μ,而在圖1中存在部分頂位置的黑圓圈實為第一金屬元素Μ)。因為M是三價的,A是二價的,所以M取代A后會有富余的電子出現(xiàn),形成η摻雜,故M的摻雜量可以調(diào)控材料的載流子濃度和迀移率。另一方面,鈣鈦礦結(jié)構(gòu)容易形成金屬離子軌道交疊,形成電子通道。故,鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜也具有較高的電子迀移率。
[0072]立方晶系的鈣鈦礦相可以增加材料的穩(wěn)定性,可以簡化制備金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜的工藝。
[0073]可選的,該金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜在預(yù)設(shè)質(zhì)量濃度的鹽酸下的刻蝕速率小于10nm/min。其中,預(yù)設(shè)質(zhì)量濃度大于或等于3%且小于或等于10%,例如為4%、5%、6%、7%、8%或 9%等。
[0074]可選的,該金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜中的晶粒大小介于2至300nm之間。其中,晶粒大小介于2至300nm之間的金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜的均勾性較高,即提高了金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜的均勻性。
[0075]可選的,該金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜的厚度介于10至200nm。其中,厚度介于10至200nm的金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜制備的有源層穩(wěn)定性較高。
[0076]在本發(fā)明實施例中,由于第一金屬元素為鈧元素、釔元素、稀土元素、鋁元素和銦元素中的至少一者,第二金屬元素為鈣元素、鍶元素和鋇元素中的至少一者,第三金屬元素為鈦元素和錫元素中的至少一者,金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜中包括這些金屬元素,可以使金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜具有電子迀移率高、帶隙寬、器件的性能均勻性好、電流開關(guān)比高、光穩(wěn)定性好、亞閾值擺幅低和抗酸能力強等特點;另外,這些金屬元素易于形成結(jié)晶相,所以制備金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜的工藝簡單,減少制備難度,且這三種金屬元素中不包含價格昂貴的貴金屬鎵元素,都為普通的金屬元素,所以降低制備金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜的成本。
[0077]實施例2
[0078]參見圖2-1,本發(fā)明實施例提供了一種制備金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜的方法,包括:
[0079]步驟101:將金屬氧化物材料制備成靶材,其中金屬氧化物包括第一金屬元素、第二金屬元素和第三金屬元素;第一金屬元素為鈧元素、釔元素、稀土元素、鋁元素和銦元素中的至少一者;第二金屬元素為鈣元素、鍶元素和鋇元素中的至少一者;第三金屬元素為鈦元素和錫元素中的至少一者。
[0080]步驟102:對該靶材通過預(yù)設(shè)處理操作進(jìn)行處理,得到金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜。
[0081]在本發(fā)明實施例中,采用金屬氧化物制備金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜,由于該金屬氧化物包括第一金屬元素、第二金屬元素和第三金屬元素;第一金屬元素為鈧元素、釔元素、稀土元素、鋁元素和銦元素中的至少一者;第二金屬元素為鈣元素、鍶元素和鋇元素中的至少一者;第三金屬元素為鈦元素和錫元素中的至少一者;金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜中包括這些金屬元素,可以使金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜具有電子迀移率高、帶隙寬、器件的性能均勻性好、電流開關(guān)比高、光穩(wěn)定性好、亞閾值擺幅低和抗酸能力強等特點;另外,這些金屬元素易于形成結(jié)晶相,所以制備金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜的工藝簡單,減少制備難度,且這三種金屬元素中不包含價格昂貴的貴金屬鎵元素,都為普通的金屬元素,所以降低制備金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜的成本。
[0082]參見圖2-2,對于圖2-1的過程,可以具體為:
[0083]步驟201:將包括第一金屬元素的第一氧化物粉末、包括第二金屬元素的碳酸物粉末和包括第三金屬元素的第二氧化物粉末按預(yù)設(shè)比例混合均勻得到混合物。
[0084]其中,預(yù)設(shè)比例可以為摩爾百分比,例如摩爾百分比可以為(x/2): (1-x):1,所以第一氧化物粉末、碳酸物粉末和第二氧化物粉末之間的比例為(x/2): (1-x):1,0.001 ^ X ^ 0.5o
[0085]可選的,包括第一金屬元素的第一氧化物的化學(xué)表達(dá)式可以為M2O3,包括第二金屬元素的碳酸物的化學(xué)表達(dá)式可以為ACO3,包括第三金屬元素的第三氧化物的化學(xué)表達(dá)式可以為BO2,其中M為第一金屬元素、A為第二金屬元素,B為第三金屬元素。
[0086]例如,第一氧化物、碳酸物和第二氧化物可以分別為氧化鑭La203、碳酸鍶SrCOjP氧化錫Sn02。相應(yīng)地,將La203、SrCO^ SnO 2粉末按照(x/2): (l-χ):1的比例混合均勻得到混合物。
[0087]再如,第一氧化物、碳酸物和第二氧化物可以分別為氧化銦In2O3、碳酸鋇BaCOjP氧化鈦Ti02。相應(yīng)地,將ln203、BaCO3和1102粉末按照(x/2): (l-χ):1的比例混合均勻得到混合物。
[0088]步驟202:在第一預(yù)設(shè)溫度下對該混合物進(jìn)行燒結(jié)處理得到包括第一金屬元素、第二金屬元素和第三金屬元素的金屬氧化物。
[0089]其中,第一預(yù)設(shè)溫度介于900至1650度。在高溫?zé)Y(jié)處理的過程中碳酸物ACO3*的碳元素C會形成二氧化碳等氣體揮發(fā),所以得到的金屬氧化物的化學(xué)表達(dá)式為MxA1 ΧΒ0 δ,且該金屬氧化物不含碳元素C。在高溫下得到的金屬氧化物為塊狀的燒結(jié)塊。
[0090]例如,在900至1650度的溫度下,對由La203、SrCOjP SnO 2粉末組成的混合物進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)處理得到塊狀的InxBa1 xTi0j^結(jié)塊。再如,在900至1650度的溫度下,對由ln203、BaCOjP T1 2粉末組成的混合物進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)處理得到塊狀的In