非晶硅锗/氧化铟锌薄膜性能优化及其晶体管应用研究
发布时间：2020-12-06 03:38
薄膜晶体管（Thin Film Transistors,TFTs）作为开关驱动器件,在新一代有源矩阵有机发光二极管（Active Matrix Organic Light Emitting Diode,AMOLED）显示领域中具有重要的应用价值。根据沟道层材料性质的不同,TFTs器件主要分为非晶硅（Amorphous Silicon,a-Si）基TFT和非晶氧化物半导体（Amorphous Oxide Semiconductor,AOS）基TFT。a-Si基TFT具有工艺温度低、应力小、大面积均匀性好、生产成本低等优点,同时也是工艺最为成熟且商业化应用最为广泛的TFT。但是,a-Si基TFT场效应迁移率较低（<1 cm2/V.s）,难以满足AMOLED对TFT驱动的要求。近年来,以非晶氧化铟锌（Amorphous Indium Zinc Oxide,a-IZO）和非晶氧化铟镓锌（Amorphous Indium Gallium Zinc Oxide,a-IGZO）为代表的AOS基TFTs,由于具有迁移率高、可见光范围透过率高、制备温度低、均匀性好等优点,有望替代传统a-Si基TF...
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：130 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
单元像素等效电路示意图
还要求驱动 TFT 具有足够高的迁移率，一般要大于 1 cm2/V.s[13]。这对于 a-Si:HTFT 器件来讲很难达到，因此为非晶透明氧化物半导体带来了新的发展契机。TFT 器件除了在有源矩阵平板显示技术领域具有广泛应用外，还可延伸到等离子显示、电致发光、电子纸、打印机、扫描仪、电子标签、射频识别卡、气敏传感器[14]以及非制冷红外探测器等领域[15]。1.2.2 TFT的工作原理TFT 通常由衬底、沟道层、源漏电极、绝缘层和栅极五部分组成，如图 1-2（a）所示。这种器件为栅压控制型半导体器件，顾名思义，即在工作时通过改变栅压大小来控制沟道层与栅绝缘层界面之间的载流子分布情况，从而实现对输出电流的控制。其工作原理类似“金属-氧化物-半导体”场效应管（MOSFET）[16]。它们的区别在于当器件处于工作状态时，TFT 的沟道层是由多数载流子积累形成，即工作在“积累模式”；而 MOSFET 是由少数载流子形成的反型层构成沟道，工作在“反型模式”。
（2）线性区当栅极电压 VG大于阈值电压 Vth时，栅极与源漏电极之间会产生从栅极指向源漏电极的电场，在该电场的作用下，沟道层中的自由电子会向绝缘层界面运动，并在靠近绝缘层的沟道层内积累形成导电沟道。当在源漏电极之间施加一定电压VD后，电子会从源极注入，越过源漏电极与沟道层的接触势垒，形成源漏电流 ID。并且随着 VD的增加，ID线性增加，此时 TFT 器件工作在线性区。（3）饱和区在沟道层形成导电沟道之后，继续增加 VD至 VD= VG Vth，此时，沟道层中漏极附近形成耗尽区，导电沟道被夹断。进一步增大 VD，沟道层中的夹断点向源极扩展，ID保持不变，此时 TFT 器件工作在饱和区。（4）击穿区当 VD超过一定的临界值，会使源漏电极发生击穿，导致电流急剧增大，器件失去晶体管性能。因此，器件应避免在击穿状态下工作。图 1-3 给出了在忽略界面电荷和平带电压影响的前提下，n 沟道增强型 TFT 三种不同偏压下的理想能带图。
本文编号：2900649
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：130 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
单元像素等效电路示意图
还要求驱动 TFT 具有足够高的迁移率，一般要大于 1 cm2/V.s[13]。这对于 a-Si:HTFT 器件来讲很难达到，因此为非晶透明氧化物半导体带来了新的发展契机。TFT 器件除了在有源矩阵平板显示技术领域具有广泛应用外，还可延伸到等离子显示、电致发光、电子纸、打印机、扫描仪、电子标签、射频识别卡、气敏传感器[14]以及非制冷红外探测器等领域[15]。1.2.2 TFT的工作原理TFT 通常由衬底、沟道层、源漏电极、绝缘层和栅极五部分组成，如图 1-2（a）所示。这种器件为栅压控制型半导体器件，顾名思义，即在工作时通过改变栅压大小来控制沟道层与栅绝缘层界面之间的载流子分布情况，从而实现对输出电流的控制。其工作原理类似“金属-氧化物-半导体”场效应管（MOSFET）[16]。它们的区别在于当器件处于工作状态时，TFT 的沟道层是由多数载流子积累形成，即工作在“积累模式”；而 MOSFET 是由少数载流子形成的反型层构成沟道，工作在“反型模式”。
（2）线性区当栅极电压 VG大于阈值电压 Vth时，栅极与源漏电极之间会产生从栅极指向源漏电极的电场，在该电场的作用下，沟道层中的自由电子会向绝缘层界面运动，并在靠近绝缘层的沟道层内积累形成导电沟道。当在源漏电极之间施加一定电压VD后，电子会从源极注入，越过源漏电极与沟道层的接触势垒，形成源漏电流 ID。并且随着 VD的增加，ID线性增加，此时 TFT 器件工作在线性区。（3）饱和区在沟道层形成导电沟道之后，继续增加 VD至 VD= VG Vth，此时，沟道层中漏极附近形成耗尽区，导电沟道被夹断。进一步增大 VD，沟道层中的夹断点向源极扩展，ID保持不变，此时 TFT 器件工作在饱和区。（4）击穿区当 VD超过一定的临界值，会使源漏电极发生击穿，导致电流急剧增大，器件失去晶体管性能。因此，器件应避免在击穿状态下工作。图 1-3 给出了在忽略界面电荷和平带电压影响的前提下，n 沟道增强型 TFT 三种不同偏压下的理想能带图。
本文编号：2900649
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