可见光对TFT的性能影响.ppt

主要内容,研究背景及意义,薄 膜 晶 体 管 ( t h i n f i l m t r a n s i s t o r ，T F T ) 在有源矩阵驱动显示器件中发挥了重要作用，一般在平板显示里用作开关器件和驱动器件。 有待改进的方面： 提高色彩饱和度，提高分辨率，降低反应时间，提高长期稳定性。 TFT的稳定性： 光照会造成阈值电压随偏压应力（BiasStress）变化加快，这会造成液晶面板显示混乱，迁移率也会有所变化，影响分辨率。 长期偏压应力使得器件的阈值容易发生漂移，TFT阈值漂移会直接引起像素发光亮度的变化，影响整体显示质量。,非晶硅 TFT,氧化物 TFT,多晶硅 TFT,研究背景及意义,优点：制备工艺简单，容易大面积制作，漏电流小 缺点：迁移率较低，一 般在 0.11cm2 (vs)， 不能适应显示器件高速， 高亮度的要求，对光敏感,优点：具有较高的电子迁移率30100cm2 (vs)， 缺点：工艺复杂，难以大面积制备,薄膜晶体管中半导体沟道层的性质对器件的性能，制作工艺有重要的影响,优点：低工艺温度，高的迁移率， 对可见光透明，可以在室温 大面积制备优质薄膜， 可以制备于柔性衬底上， 比较好的稳定性,氧化物TFT 不稳定性,氧化物TFT的不稳定性,1.沟道材料内的缺陷态 2.栅绝缘层内的或绝缘 层与沟道层界面的 电荷陷阱,温度，光照和 偏压下的TFT 的阈值电压 偏移,造成不稳定的两种机理-沟道材料内的缺陷态， 栅绝缘层内的或是绝缘层 与沟道层界面的电荷陷阱,这些缺陷与制备工艺（退火温度，氧偏压等）密切相关 还有一些专门减少缺陷的工艺， 譬如O2离子处理界面，改善接触等,氧化物TFT的偏压不稳定性,偏压不稳定性包括长期栅压偏置应力不稳定性和漏电压应力不稳定性 使得器件的阈值容易发生漂移，迁移率有所下降。 栅偏压不稳定性 R.B.M.Cross,APL,89,263513 (2006),rf磁控溅射制备ZnO TFT在Vgs=-30V-80V黑暗环境下测试了10000秒,1 R.B.M.Cross,APL,89,263513 (2006),氧化物TFT的偏压不稳定性,PLD制备IGZOTFT的偏压稳定性 A,40mTorr大气压，200退火 B,25mTorr大气压，200退火,2 A.Suresh,APL,92,033502 (2008),氧化物TFT的偏压不稳定性,RF磁控溅射沉积ZnO-SiO2TFT的偏压不稳定性,6 R.B.M. Cross,IEEE,55,1109(2008),氧化物TFT的光照不稳定性,光电效应 在光的照射下，某些物质内部的电子会被光子激发出来而形成电流，即光生电。光电效应分为：外光电效应和内光电效应。 内光电效应：被光激发所产生的载流子（自由电子或空穴）仍在物质内部运动，使物质的电导率发生变化或产生光生伏特的现象。 外光电效应：在光的作用下，物体内的电子逸出物体表面向外发射的现象。,3 P.Grrn,APL,91,193504 (2007),PA-PLD制备的ZTOTFT用波长为425nm，能量为250uw/cm2 LED光照射,氧化物TFT的光照不稳定性,4 Sang-HeeK.Park, Adv.Mater,21,678(2009),用ALD在200沉积的ZnO TFT(Vd=15.5V),在波长为364nm的光照，由于其能量超过了氧化锌的禁带宽度，在沟道层与绝缘层界面捕获了光生载流子导致了比较大的关电流和迟滞出现。,氧化物TFT的光照不稳定性,5 Jae-Heon Shin,ETRI Journal, 31,62, 2009,PEALD沉积的ZnOTFT同时在光照和栅电压偏置的条件下的稳定性,退火温度,氧偏压,沉积时间,稳定性的影响因素-制备工艺,衬底温度,激光能量,沉积厚度,沟道材料内的缺陷态， 栅绝缘层内的或是绝缘层与 沟道层界面的电荷陷阱,制备工艺和影响,RF-磁控溅射IGZO TFT，不同氧偏压，不同退火温度的阈值电压变化,7 Hai Q.Chiang，Journal of Non-Crystalline Solids，354，2826 (2008),制备工艺和影响,上述工艺在不同RF能量，不同退火温度条件下阈值电压的变化，还有TFT稳定性与最开始的阈值电压大小也有很大关系。,7 Hai Q.Chiang，Journal of Non-Crystalline Solids，354，2826 (2008),制备工艺和影响,PA-PLD工艺制备的ZTO TFT沉底温度,在不同光照波长和能量下对阈值电压的影响,3 P.Grrn,APL,91,193504 (2007),制备工艺和影响,LPCVD沉积绝缘层之后，用O2 plasma处理-减小界面态密度，再用DC磁控溅射沉积沟道层，提高TFT稳定性。,8 Yeon-KeonMoon,APL,95,013507 (2009),总结,TFT的正偏压应力Vth就向正向偏移，负偏压应力就向负方向偏移，偏压应力施加的时间越长，电压越大，Vth变化越大，随着偏置应力的撤消，经过一段时间，阈值电压又返回到原来的值。 光照会产生光生载流子，电子或是空穴，增加自由载流子浓度，减小Vth，当撤销光照经过一段时间，Vth又恢复到之前的大小，Vth的变化与关照的波长和光照能量有关，可见光照的波长越小，对关态电流的影响越大，光能越大，开电流越小，关电流越大。 对于不稳定的两种机理-沟道材料内的缺陷态，栅绝缘层内的或是绝缘层与沟道层界面的电荷陷阱两种影响，在栅压不是很大时间不是很长的情况下，一般是第二种影响占主要地位，高偏压长期偏置第一种影响比较大。而在光照情况下一般是光产生光生载流子而非光产生缺陷。,下一步计划,实验方案 实验结构如图：,结构图,俯视图,1.W=3.1mm L=0.1mm 2.W=1.5mm L=0.2mm 3.W=1.0mm L=0.1mm,实验参数： SiO2 衬底温度：400C 激光能量:320mJ 激光频率: 10Hz 氧分压:10mTorr 沉积时间：60min SnO2:Sb 衬底温度-250C 350C 450