电子科技大学：《薄膜晶体管原理与技术》课程教学资源（课件讲稿）第0章 绪论（The Principle and Technology of Thin Film Transistor）TFT的过去、现在和未来

电子种技女学光电科学与工程学院 SCHOOL OF OPTOELECTRONIC SCIENCE AND ENGINEERING OF UESTC 绪论 TFT的过去、现在和未来

TFT的过去、现在和未来 绪论

三个问题 (1)什么是TFT(Thin Film Transistor)? (2)TFT发展的驱动力是什么？ (3)TFT的应用领域有哪些？

三个问题 （1）什么是TFT(Thin Film Transistor）？ （2）TFT发展的驱动力是什么？ （3）TFT的应用领域有哪些？

1.关于TFT的基本观点 >TFT是平板显示技术的核心，正如C是计算机的核心。 >TFT器件的概念及其潜在应用早于硅晶体管 >TFT一直被JFET和MOSFET掩盖 平板显示 计算机 TFT IC

TFT 平板显示 IC 计算机 1. 关于TFT的基本观点 TFT是平板显示技术的核心，正如IC是计算机的核心。 TFT器件的概念及其潜在应用早于硅晶体管 TFT一直被JFET和MOSFET掩盖

显示屏 PT880 0337CD TAIWAN 2JA2018882©@ LG Display AVING.N TFT-LCD阵列基板的整体基本布局 IC d b a像素显示区 b扫描电极外引线（栅线外引线）c信号电极外引线 d短路环 e转印电极和对盒标记「对版标记（套刻标记） g切割标记 h封盒胶框位置 i液晶注入口

IC 显示屏

2.20世纪30年代--TFT起源 什么是TFT(Thin Film Transistor)? 。 Lilienfeld在1934年的专利--场效应 -半导体有源层(Cu2S),绝缘层(Al2O3),和金属栅极(AI), Heil在1935的专利中提出TFT结构 一 材料：碲，氧化亚铜，五氧化二钒，碘 ,1939年Shockley首次提出金属半导体场效应管(MES)结构 12 Copper.Sulfide Aluminum Oxide 1OAlumninum

2. 20世纪30年代---TFT起源 • Lilienfeld在1934年的专利----场效应 – 半导体有源层 (Cu2 S), 绝缘层 (Al2O3 ), 和金属栅极 (Al). • Heil 在 1935 的专利中提出TFT结构 – 材料:碲,氧化亚铜, 五氧化二钒,碘 • 1939年Shockley首次提出金属半导体场效应管(MES)结构 什么是TFT(Thin Film Transistor）？

3.20世纪40年代 1948年后期，Shockley发明FET Emitter 工作原理：基于体内埋沟导电，电流通 Collector 道由栅极下面的耗尽层宽度来调制 Base 开始表面态的研究 点接触型晶体管发明 F 极 双极结型晶体管发明 VG 三中 VD 美国贝尔实验室的研究员威廉姆·肖克利 Focus on元素半导体如硅、锗 博士和约翰巴丁博士、瓦尔特伯莱顿博 士1947年，1956年的诺贝尔物理学奖

3. 20世纪40年代 • 1948年后期，Shockley发明JFET – 工作原理：基于体内埋沟导电，电流通 道由栅极下面的耗尽层宽度来调制 开始表面态的研究 点接触型晶体管发明 双极结型晶体管发明 Focus on 元素半导体如硅、锗 源 栅极 漏 栅极 VG VD 美国贝尔实验室的研究员威廉姆·肖克利 博士和约翰·巴丁博士、瓦尔特·伯莱顿博 士1947年，1956年的诺贝尔物理学奖

4.20世纪50年代 g=0 J(Wo) ·TFT的研究很不活跃 ● Shockley建立JFET的数学模型 Va Wo/4 -源极：n沟道的负端 w/2 3wo/4 -漏极：n沟道的正端 Wo 2Wo lvdl→ -栅极：控制电极 一逐次沟道近似模型 -夹断 -载流子迁移率μ

4. 20世纪50年代 • TFT的研究很不活跃 • Shockley建立JFET的数学模型 – 源极：n沟道的负端 – 漏极： n沟道的正端 – 栅极：控制电极 – 逐次沟道近似模型 – 夹断 – 载流子迁移率μ

定义： 夹断（pinch off) 一表示在源漏间的一个点，在该点处的载流子密度接近为0 ·载流子迁移率 一单位电场下的电子（空穴）漂移速度，是表征材料中载流子移动的难易程 度的物理量。单位cm2Vs。在TFT中表示栅极电场诱导产生的载流子漂移 迁移率

• 夹断（pinch off） – 表示在源漏间的一个点，在该点处的载流子密度接近为0 • 载流子迁移率 – 单位电场下的电子（空穴）漂移速度，是表征材料中载流子移动的难易程 度的物理量。单位cm2/V·s。在TFT中表示栅极电场诱导产生的载流子漂移 迁移率。 定义:

5.20世纪60年代 1962,RCA公司的P.K.Weimer---TFT开创性工作 一有源层（沟道形成）：多晶CdS薄膜：绝缘层：SiO:结构：顶栅交叠型 -迁移率：140cm2/Ws 基础研究开始： ·F.V.Shallcross?报道cdSe-TFT 界面态、栅绝缘层中的 1964年，Weimer的p沟道Te-TFT,迁移率200cm2/Ns 陷阱研究 ·开发TFT的动机？？ TFT模型研究：采用逐 次沟道近似模型分析 √相对于Si电路，以玻璃作为基 绝缘层 板，性能稍低成本更低 半导体有源层 √1960年代：MOSFET出现，集 绝缘基板 成度更高的1C出现，对TFT开发 的积极性跌入低谷 什么是TFT(Thin Film Transistor)?

5. 20世纪60年代 • 1962 ，RCA公司的 P. K. Weimer -------TFT开创性工作 – 有源层（沟道形成）：多晶CdS薄膜；绝缘层：SiO；结构：顶栅交叠型 – 迁移率：140 cm2/V·s • F.V.Shallcross报道CdSe-TFT • 1964年， Weimer的p沟道Te-TFT，迁移率200 cm2/V·s • 开发TFT的动机 ???? 半导体有源层 绝缘基板 绝缘层 G S D 相对于Si电路，以玻璃作为基 板，性能稍低成本更低 1960年代：MOSFET出现，集 成度更高的IC出现，对TFT开发 的积极性跌入低谷 基础研究开始: 界面态、栅绝缘层中的 陷阱研究 TFT模型研究：采用逐 次沟道近似模型分析 什么是TFT(Thin Film Transistor）？

定义： 交叠型结构 一源漏接触电极与栅极分别在绝缘层两侧 ·界面态 一在半导体和绝缘层的界面处能量位于禁带中的一些分立或连续的 能级或电子态，又称界面陷阱电荷

• 交叠型结构 – 源漏接触电极与栅极分别在绝缘层两侧 • 界面态 – 在半导体和绝缘层的界面处能量位于禁带中的一些分立或连续的 能级或电子态，又称界面陷阱电荷。 定义: