[发明专利]p型金属氧化物半导体材料

说明书

技术领域

本发明涉及一种金属氧化物半导体材料，且特别涉及一种p型氧化铟镓锌系的金属氧化物半导体材料。

背景技术

随着显示技术的快速发展，各种新世代的产品及材料也应运而生。在这些产品中，透明显示器（transparent display）因具有可透光性、商品互动特性等特点，近年来其相关技术备受瞩目。其中，氧化铟镓锌（indium gallium zinc oxide，IGZO）为一种可用以制作透明薄膜晶体管的金属氧化物半导体材料，与利用非晶硅材料所制作的薄膜晶体管相比，藉由将利用氧化铟镓锌系的透明金属氧化物半导体材料所制作的薄膜晶体管与显示技术结合，可缩小薄膜晶体管尺寸、提高像素开口率、实现高精细化、提高分辨率、以及提供较快的载流子（例如电子）迁移率。再者，亦可将简单的外部电路整合至显示器中，使电子装置更加轻薄并降低耗电量。

若将氧化铟镓锌系的n型透明金属氧化物半导体材料及p型透明金属氧化物半导体材料结合，不仅可实现透明互补式金属氧化物半导体组件（CMOS）、透明智能窗（smart window）等应用，亦可将其它例如变频器（inverter）、发光二极管等装置制作为透明状态。然而，目前所研发出的氧化铟镓锌系的透明金属氧化物半导体材料仍以n型透明金属氧化物半导体材料为主。

因此，急需寻求一种新的氧化铟镓锌系的p型透明金属氧化物半导体材料，其能够解决上述的问题，以提供透明金属氧化物半导体更多的应用空间。

发明内容

本发明提供一种p型金属氧化物半导体材料，具有化学式︰In_1-xGa_1-yM_x+yZnO_4+m，其中M为钙（Ca）、镁（Mg）或铜（Cu），0<x+y≦0.1，0≦m≦3，且0<x，0≦y或0≦x，0<y，其中p型金属氧化物半导体材料的空穴载流子浓度（hole carrier concentration）介于1×10¹⁵～6×10¹⁹cm^-3之间。

为让本发明的上述和其他目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下：

附图说明

图1A～1F示出了本发明中不同掺杂元素的氧化铟镓锌系的金属氧化物半导体材料的模拟计算结果。

图2示出了本发明中钙取代铟的钙掺杂氧化铟镓锌系金属氧化物半导体材料的数个实施例的空穴载流子浓度测量结果。

图3示出了本发明中钙取代铟的钙掺杂氧化铟镓锌系金属氧化物半导体材料的数个实施例的电阻率测量结果。

图4示出了本发明中钙取代铟的钙掺杂氧化铟镓锌系金属氧化物半导体材料的数个实施例的空穴载流子迁移率测量结果。

具体实施方式

本发明提供数个实施例以说明本发明的技术特征，实施例的内容及绘制的图式仅作为例示说明之用，并非用以限缩本发明保护范围。

本发明一实施例提供一种p型金属氧化物半导体材料，具有化学式︰In_1-xGa_1-yM_x+yZnO_4+m，其中M为钙（Ca）、镁（Mg）或铜（Cu），0<x+y≦0.1，0≦m≦3，且0<x，0≦y或0≦x，0<y，其中上述p型金属氧化物半导体材料的空穴载流子浓度（hole carrier concentration）介于1×10¹⁵～6×10¹⁹cm^-3之间。

本发明的实施例是先藉由模拟计算，得到将钙、镁、铜等元素掺杂于氧化铟镓锌系金属氧化物半导体材料中可形成p型金属氧化物半导体的初步计算结果，再利用软化学法分别合成掺杂有钙、镁、或铜的p型氧化铟镓锌系金属氧化物半导体材料。

首先针对模拟计算的过程说明如下。本发明是利用全始量子分子动力学仿真软件套件（VASP，Vienna Ab-initio Simulation Package）计算在氧化铟镓锌系金属氧化物半导体材料中掺杂不同元素时，其能态密度（DOS，Density of States）对能量的变化关系，并将其结果示于图1A～1F中。