可見光對(duì)tft的性能影響

1、主要內(nèi)容,研究背景及意義,薄 膜 晶 體 管 ( t h i n f i l m t r a n s i s t o r ，T F T ) 在有源矩陣驅(qū)動(dòng)顯示器件中發(fā)揮了重要作用，一般在平板顯示里用作開關(guān)器件和驅(qū)動(dòng)器件。有待改進(jìn)的方面： 提高色彩飽和度，提高分辨率，降低反應(yīng)時(shí)間，提高長期穩(wěn)定性。TFT的穩(wěn)定性：光照會(huì)造成閾值電壓隨偏壓應(yīng)力（BiasStress）變化加快，這會(huì)造成液晶面板顯示混亂，遷移率也會(huì)有所變

2、化，影響分辨率。長期偏壓應(yīng)力使得器件的閾值容易發(fā)生漂移，TFT閾值漂移會(huì)直接引起像素發(fā)光亮度的變化，影響整體顯示質(zhì)量。,非晶硅TFT,氧化物TFT,多晶硅TFT,研究背景及意義,優(yōu)點(diǎn)：制備工藝簡(jiǎn)單，容易大面積制作，漏電流小 缺點(diǎn)：遷移率較低，一 般在 0.1~1cm2 ／ (v·s)，不能適應(yīng)顯示器件高速， 高亮度的要求，對(duì)光敏感,優(yōu)點(diǎn)：具有較高的

3、電子遷移率30~100cm2 ／ (v·s)，缺點(diǎn)：工藝復(fù)雜，難以大面積制備,薄膜晶體管中半導(dǎo)體溝道層的性質(zhì)對(duì)器件的性能，制作工藝有重要的影響,優(yōu)點(diǎn)：低工藝溫度，高的遷移率， 對(duì)可見光透明，可以在室溫大面積制備優(yōu)質(zhì)薄膜，可以制備于柔性襯底上，比較好的穩(wěn)定性,,氧化物TFT不穩(wěn)定性,氧化物TFT的不穩(wěn)定性,1.溝道材料內(nèi)的缺陷態(tài)2.柵絕緣層內(nèi)的或絕緣層與溝道層界面的電荷陷阱,溫度，光照和偏壓下的TFT的閾

4、值電壓偏移,造成不穩(wěn)定的兩種機(jī)理-溝道材料內(nèi)的缺陷態(tài)，柵絕緣層內(nèi)的或是絕緣層與溝道層界面的電荷陷阱,這些缺陷與制備工藝（退火溫度，氧偏壓等）密切相關(guān)還有一些專門減少缺陷的工藝，譬如O2離子處理界面，改善接觸等,氧化物TFT的偏壓不穩(wěn)定性,偏壓不穩(wěn)定性包括長期柵壓偏置應(yīng)力不穩(wěn)定性和漏電壓應(yīng)力不穩(wěn)定性 使得器件的閾值容易發(fā)生漂移，遷移率有所下降。 柵偏壓不穩(wěn)定性R.B.M.Cross,APL,89,263513 (2

5、006),rf磁控濺射制備ZnO TFT在Vgs=-30V-80V黑暗環(huán)境下測(cè)試了10000秒,[1] R.B.M.Cross,APL,89,263513 (2006),氧化物TFT的偏壓不穩(wěn)定性,PLD制備IGZOTFT的偏壓穩(wěn)定性A,40mTorr大氣壓，200°退火B(yǎng),25mTorr大氣壓，200°退火,[2] A.Suresh,APL,92,033502 (2008),氧化物TFT的偏壓不穩(wěn)定性,RF磁控

6、濺射沉積ZnO-SiO2TFT的偏壓不穩(wěn)定性,[6] R.B.M. Cross,IEEE,55,1109(2008),氧化物TFT的光照不穩(wěn)定性,光電效應(yīng) 在光的照射下，某些物質(zhì)內(nèi)部的電子會(huì)被光子激發(fā)出來而形成電流，即光生電。光電效應(yīng)分為：外光電效應(yīng)和內(nèi)光電效應(yīng)。 內(nèi)光電效應(yīng)：被光激發(fā)所產(chǎn)生的載流子（自由電子或空穴）仍在物質(zhì)內(nèi)部運(yùn)動(dòng)，使物質(zhì)的電導(dǎo)率發(fā)生變化或產(chǎn)生光生伏特的現(xiàn)象。 外光電效應(yīng)：在光的作用下，物體內(nèi)的電

7、子逸出物體表面向外發(fā)射的現(xiàn)象。,[3] P.Görrn,APL,91,193504 (2007),PA-PLD制備的ZTOTFT用波長為425nm，能量為250uw/cm2 LED光照射,氧化物TFT的光照不穩(wěn)定性,[4] Sang-HeeK.Park, Adv.Mater,21,678(2009),用ALD在200°沉積的ZnO TFT(Vd=15.5V),在波長為364nm的光照，由于其能量超過了氧化鋅的禁帶寬度

8、，在溝道層與絕緣層界面捕獲了光生載流子導(dǎo)致了比較大的關(guān)電流和遲滯出現(xiàn)。,氧化物TFT的光照不穩(wěn)定性,[5] Jae-Heon Shin,ETRI Journal, 31,62, [2009],PEALD沉積的ZnOTFT同時(shí)在光照和柵電壓偏置的條件下的穩(wěn)定性,,,,,,,退火溫度,氧偏壓,沉積時(shí)間,穩(wěn)定性的影響因素-制備工藝,襯底溫度,激光能量,沉積厚度,,溝道材料內(nèi)的缺陷態(tài)，柵絕緣層內(nèi)的或是絕緣層與溝道層界面的電荷陷阱,制備工藝和

9、影響,RF-磁控濺射IGZO TFT，不同氧偏壓，不同退火溫度的閾值電壓變化,[7] Hai Q.Chiang，Journal of Non-Crystalline Solids，354，2826 (2008),制備工藝和影響,上述工藝在不同RF能量，不同退火溫度條件下閾值電壓的變化，還有TFT穩(wěn)定性與最開始的閾值電壓大小也有很大關(guān)系。,[7] Hai Q.Chiang，Journal of Non-Crystalline Solids

10、，354，2826 (2008),制備工藝和影響,PA-PLD工藝制備的ZTO TFT沉底溫度,在不同光照波長和能量下對(duì)閾值電壓的影響,[3] P.Görrn,APL,91,193504 (2007),制備工藝和影響,LPCVD沉積絕緣層之后，用O2 plasma處理-減小界面態(tài)密度，再用DC磁控濺射沉積溝道層，提高TFT穩(wěn)定性。,[8] Yeon-KeonMoon,APL,95,013507 (2009),總結(jié),TFT的正偏

11、壓應(yīng)力Vth就向正向偏移，負(fù)偏壓應(yīng)力就向負(fù)方向偏移，偏壓應(yīng)力施加的時(shí)間越長，電壓越大，Vth變化越大，隨著偏置應(yīng)力的撤消，經(jīng)過一段時(shí)間，閾值電壓又返回到原來的值。光照會(huì)產(chǎn)生光生載流子，電子或是空穴，增加自由載流子濃度，減小Vth，當(dāng)撤銷光照經(jīng)過一段時(shí)間，Vth又恢復(fù)到之前的大小，Vth的變化與關(guān)照的波長和光照能量有關(guān)，可見光照的波長越小，對(duì)關(guān)態(tài)電流的影響越大，光能越大，開電流越小，關(guān)電流越大。對(duì)于不穩(wěn)定的兩種機(jī)理-溝道材料內(nèi)的缺

12、陷態(tài)，柵絕緣層內(nèi)的或是絕緣層與溝道層界面的電荷陷阱兩種影響，在柵壓不是很大時(shí)間不是很長的情況下，一般是第二種影響占主要地位，高偏壓長期偏置第一種影響比較大。而在光照情況下一般是光產(chǎn)生光生載流子而非光產(chǎn)生缺陷。,下一步計(jì)劃,實(shí)驗(yàn)方案實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu)如圖：,結(jié)構(gòu)圖,俯視圖,1.W=3.1mmL=0.1mm2.W=1.5mmL=0.2mm3.W=1.0mmL=0.1mm,實(shí)驗(yàn)參數(shù)：SiO2襯底溫度：400°C激光能量:

13、320mJ激光頻率: 10Hz氧分壓:10mTorr沉積時(shí)間：60minSnO2:Sb襯底溫度-250°C 350°C 450°C 550°C激光能量-200mJ 250mJ 300mJ 350mJ 激光頻率-10Hz 15Hz 20Hz 25Hz氧分壓---5mTorr 20mTorr 35mTorr 50mT