薄膜晶体管

人类对TFT的研究历史悠久。

早在1925年,Julius Edger Lilienfeld就首次提出了结型场效应晶体管(FETs)的基本定律,从而开辟了固态放大器的研究。

1933年,莉莲菲尔德再次绝缘。

栅极结构引入场效应晶体管(后称为MISFET)。

1962年,Weimer使用多晶CaS薄膜制造了TFT。

随后,出现了由诸如CdSe,InSb和Ge的半导体材料制成的TFT器件。

20世纪60年代,基于低成本和大阵列显示器的实际需求,TFT研究得到了广泛的发展。

1973年,Brody等人。

136光子技术于2006年9月首次开发出有源矩阵液晶显示器(AMLCD),并使用了CdSe TFT。

作为切换单元。

随着多晶硅掺杂工艺的发展,1979年许多实验室使用AMLCD LeComber,Spear和Ghaith作为激活层,用a-Si:H形成TFT器件,如图1所示。

基于玻璃的研究。

在20世纪80年代,硅基TFT在AMLCD中发挥了重要作用,产品占据了市场的大部分。

1986年,Tsumura等人。

有机薄膜晶体管(OTFT)首次使用聚噻吩作为半导体材料制造。

从那时起,OTFT技术就已经开发出来。

20世纪90年代,有机半导体材料作为有源层已成为一个新的研究热点。

由于制造工艺和成本的优势,OTFT被认为很有可能在未来用于LCD和OLED驱动器。

近年来,OTFT研究取得了突破性进展。

1996年,飞利浦使用多层薄膜堆叠方法制作15微克代码生成器。

PCG);即使电影严重扭曲,它仍然有效。

1998年,IBM使用非晶金属氧化物锆酸盐钇作为并五苯有机薄膜晶体管,以使用具有更高介电常数的新型。

边缘层将器件的驱动电压降低4V,迁移率达到0.38cm2V-1s-1。

1999年,Katz和他在贝尔实验室的团队生产出一种在室温下在空气中稳定的噻吩薄膜。

该器件的迁移率为0.1 cm2V-1 s-1.Bell实验室并五苯单晶是通过有机整合双极有机薄膜晶体管获得的,该晶体管是电子的,空穴的迁移率达到2.7 cm2V-1 s-1和1.7 cm2V分别为-1 s-1。

该电路的实际应用迈出了重要的一步。

近年来,随着透明氧化物研究的深入,ZnO,半导体材料如ZIO被用作有源层来制造薄膜晶体管。

性能的提升也引起了越来越多的关注。

器件制备工艺非常广泛,如MBE,CVD,PLD等,所有这些都已经过研究。

ZnO-TFT技术也取得了突破性进展。

2003年,Nomura等人。

使用单晶InGaO3(ZnO)5获得迁移率为80cm2V-1s-1的TFT器件。

杜邦使用真空蒸发和掩模挡板技术。

ZnO-TFT在聚酰亚胺固定的基板上显影。

这是在聚酰亚胺衬底上首次成功开发出高迁移率ZnO-TFT,其表明氧化物TFT中的迁移率为50。

cm2V-1 s-1。

2006年,程的新竞争开始了。

2005年,Chiang HQ和其他人使用ZIO作为有源层,使107个薄膜晶体管的开关比率。

HC等人。

使用CBD方法使开关比为105.迁移率为0.248cm2V-1s-1 TFT,这也显示了实际应用的可能性。

薄膜晶体管是绝缘栅场效应晶体管。

其工作状态可以用Weimer特有的单晶硅MOSFET的工作原理来描述。

以n沟道MOSFET为例,物理结构如图2所示。

当栅极施加正电压时。

栅极电压在栅极绝缘层中产生电场,并且电源线从栅电极指向半导体表面,并在表面处产生感应电荷。

随着栅极电压增加,半导体表面将从耗尽层转变为电子累积层以形成反型层。

当达到强反转类型时(即,当达到导通电压时),源极和漏极之间的电压将具有穿过沟道的载流子。

当源极 - 漏极电压小时,导电沟道近似为恒定电阻,漏电流为源极 - 漏极电压增加并线性增加。

当源极 - 漏极电压大时,它影响栅极电压,使得栅极绝缘层中的电场从源极端到漏极端逐渐减弱,并且源极半导体表面的反型层中的电子。

随着漏极端逐渐减小,沟道电阻随着源极 - 漏极电压的增加而增加。

漏电流缓慢增加,相应的线性区域转变为饱和区。

当源极 - 漏极电压增加到一定程度时,漏极 - 反转层厚度减小到零,电压增加,并且器件进入饱和区域。

在实际的LCD生产中,a-Si:H TFT的导通状态(大于导通电压)用于快速对像素电容器充电,并且关断状态用于维持像素电容。

电压,实现快速响应和良好存储的统一。

从本文讨论的薄膜晶体管的历史到典型的TFT器件,未来的TFT技术将以高密度,高分辨率,节能,重量轻和集成的方式开发。

根据性能分析,尽管新型OTFT和ZnO-TFT的研究已经显示出优异的特性,并且已经开始使用一些,但是需要大量努力来实现大规模商业化并进一步降低成本。

长期以来,它将与硅基材料共存。

中国的大陆显示技术还处于起步阶段,这为新型TFT器件的发展和显示技术的应用带来了巨大的机遇和挑战。

我相信在不久的将来,新的基于设备的产品,如OTFT和ZnO-TFT将推动下一代光电子产品的发展。

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