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1、薄膜晶体管目录简介发展历史现状原理发展前景图书信息简介薄膜晶体管（英文名称为Thin-film transistor ，简称TFT）是场效应晶体管 的种类之一，大略 的制作方式是在基板上沉积各种不同的薄膜，如半导体主动层、介电层和金属电极层。 薄膜晶体管是液晶显示器的关键器件，对显示器件的工作性能具有十分重要的作用发展历史及现状人类对TFT的研究工作已经有很长的历史.早在1925年Julius Edger Lilienfeld首次提出结型场效应晶体管（FET）的基本定律，开辟了对固态放大器的研究 .1933年丄ilienfeld又将绝 缘栅结构引进场效应晶体管（后来被称为 MISFET）.19
2、62 年,Weimer用多晶CaS薄膜做成TFT;随后，又涌现了用CdSe,InSb,Ge等半导体材料做成的 TFT器件二十世纪六十年代，基 于低费用，大阵列显示的实际需求，TFT的研究广为兴起.1973年,Brody等人136光子技术 2006年9月首次研制出有源矩阵液晶显示（AMLCD）,并用CdSe TFT作为开关单元.随着多晶硅掺杂工艺的发展,1979年后来许多实验室都进行了将AMLCD LeComber,Spear 和Ghaith用a-Si:H做有源层，做成TFT器件.以玻璃为衬底的研究.二十世纪八十年代，硅基 TFT在AMLCD中有着极重要的地位，所做成的产品占据了市场绝大部分份额
3、.1986年Tsumura等人首次用聚噻吩为半导体材料制备了有机薄膜晶体管（OTFT）,OTFT技术从此开始得到发展.九十年代，有机半导体材料作为活性层成为新的研究热点.由于在制造工艺和成本上的优势，OTFT被认为将来极可能应用在LCD,OLED的驱动中.近年来，OTFT的研究取得了突破性的进展.1996年，飞利浦公司采用多层薄膜叠合法制作了一块15微克变成码发生器（PCG）;即使当薄膜严重扭曲，仍能正常工作.1998年，无定型金属氧化物锆酸钡作为并 五苯有机薄膜晶体管的栅绝IBM公司用一种新型的具有更高的介电常数缘层，使该器件的驱动电压降低了 4V,迁移率达到0.38cm2V-1s-1.19
4、99 年,Bell实验室的Katz和他的研究小组 制得了在室温下空气中能稳定存在的噻吩薄膜，并使器件的迁移率达到 0.1cm2V-1s-1.Bell实验室用并五苯单晶制得这向有机集成了一种双极型有机薄膜晶体管，该器件对电子和空穴的迁移率分别达到 2.7cm2V-1s-1和1.7cm2V-1s-1,电路的实际应用迈出了重要的一步.最近几年，随着透明氧化物研究的深入，以ZnO,ZIO等半导体材料作为活性层制作薄膜晶体 管,因性能改进显着也吸引了越来越多的兴趣器件制备工艺很广泛，比如：MBE,CVD,PLD 等,均有研究.ZnO-TFT技术也取得了突破性进展.2003年,Nomura等人使用单晶In
5、GaO3（ZnO）5获得了迁移率为 80 cm2V-1s-1的TFT器件.美国杜邦公司采用真空蒸镀和 掩膜挡板技术在聚酰亚铵柔性衬底上开发了ZnO-TFT,这是在聚酰亚铵柔性衬底上首次研制成功了高迁移率的 ZnO-TFT,这预示着在氧化物 TFT子迁移率为50cm2V-1s-1.2006 年,Cheng领域新竞争的开始.2005年,ChiangHQ等人利用ZIO作为活性层制得开关比10薄膜晶体管.HC等人利用CBD方法制得开关比为105,迁移率为0.248cm2V-1s-1 的TFT, 这也显示出实际应用的可能 .1 原理薄膜晶体管是一种绝缘栅场效应晶体管.它的工作状态可以利用Weimer表征
6、的单晶硅MOSFET工作原理来描述.以n沟MOSFE为例.当栅极施以正电压时，栅压在栅绝缘层中产 生电场，电力线由栅电极指向半导体表面，并在表面处产生感应电荷.随着栅电压增加，半导体表面将由耗尽层转变为电子积累层，形成反型层.当达到强反型时（即达到开启电压时）,源，漏间加上电压就会有载流子通过沟道.当源漏电压很小时，导电沟道近似为一恒定电阻，漏电流随源漏电压增加而线性增大.当源漏电压很大时，它会对栅电压产生影响，使得栅绝缘层中电场由源端到漏端逐渐减弱，半导体表面反型层中电子由源端到漏端逐渐减小，沟道电阻随着源漏电压增大而增加漏电流增加变得缓慢，对应线性区向饱和区过渡当源漏电压增到一定 程度，漏
7、端反型层厚度减为零，电压在增加，器件进入饱和区在实际LCD生产中，主要利用 a-Si:H TFT的开态（大于开启电压）对像素电容快速充电，利用关态来保持像素电容的电压，从而实现快速响应和良好存储的统一发展前景未来TFT技术将会以高密度，高分辨率，节能化，轻便化，集成化为发展主流，从本文论述的薄膜 晶体管发展历史以及对典型 TFT器件性能分析来看，虽然新型OTFT，ZnO-TFT 的研究已 经揭示出优良的特性，甚至有的已经开始使用化，但实现大规模的商业化以及进一步降低成 本等方面，还需要很多努力因此在很长一段时间内将会与硅基材料器件并存我国大陆的显THIN-HLM IRANS1S1OKS薄膜晶体
8、管（TFT） 麼其在乎扳显示中的应用示技术处于刚开始阶段，对新型TFT器件的研发以及显示技术的应用带来了重大的机遇和挑 战相信在不久的将来，OTFT和ZnO-TFT等新型器件为基础的产品会推动下一代光电子学 的突飞猛进 图书信息书名：薄膜晶体管出版社：电子工业出版社；第1版（2008年3月1日） 平装:450页正文语种:简体中文开本:16商品尺寸:23.4 x 18.2 x 2.4 cm品牌：电子工业出版社发行部当液晶层不施任何电压降 时，液晶是在它的初始状态，会把入射光的方向扭转90度，让背光源当液晶层不施任何电压降 时，液晶是在它的初始状态，会把入射光的方向扭转90度，让背光源TFT是如何
9、工作的？TFT也就是薄膜晶体管，是用来主动控制每一个像素光通过量的元件。由于这个原因，我 们也就称它是“有源矩阵薄膜晶体管”。影像是如何产生的 ？其实原理很简单：让面板上的每一 个独立像素都能产生你想要的色彩。为了达成这个目的，多个冷阴极灯管必须被使用来当作显示器的背光源。为了要让光通过每一个像素，面板必须被分割且制造成一个个的小门或开关来让光通过。这项技术的实现是相当复杂的且比我们上面提到的都深。液晶显示器（LCD）也就是使用液晶元件来调变光的屏幕。液晶可以改变它的分子结构，因此可以让不同程度的光量通过它本身（也可完全阻断光线）。液晶显示器理含有两片偏极片、彩色滤光片阵列及取 向膜，它们可决
10、定光通量的最大值与颜色的产生。液晶层位于两片玻璃片之间，当施以一个电压给取向层，则产生一个电场，使取向层界面的液晶朝某一个方向排列。每一个像素都由红、绿、蓝三个子像素（Subpixel）所组成，就如同显像管一样。最普遍的液晶模式为扭转向列液晶TFT（TFF-TN）。下面将解释这种结构的工作原理。目前已有许多其他的技术图2a.标准的TN LCD工作原理（亮）图2b.标准的TN LCD工作原理（暗）的入射光能够通过整个结构当液晶层施以某一电压差，液晶会改变它的初始状态， 使液晶 的排列方向不扭转，而不改变光的极化方向，因此经过液晶的 光会被第二层偏极片吸收而整个结构呈现不透光的状态。TFT的结构彩
11、色滤光片是由红、 绿、蓝三种颜色的滤片，有规律地制作在一块大玻璃基板上。每一个像素（点）是由三种颜色的单元或称为子像素所组成。这也代表说，假如有一块面板的分辨率为 1280X1024，则它实际拥有 3840X1024个晶体管及子像素。1个15.1寸的液晶显示器份图4 一个TFT像素。每个子像素的左上角（灰色矩形）为不透光的薄膜晶体管，彩色滤光片能产生 RGB三原色辨率为1024x768）其点距为0.0118英寸（0.3mm）;而18.1寸的液晶显示器（分辨率为 1280x1024）其点距为 0.01 英寸（0.28mm）。显示器的点距越小，分辨率也就越高。然而，因为显示器的可视范围有限，一旦扩展分辨率，则透光率势必降低。如一个15寸的显示器（对角长度为38cm）， 点距为 0.0118 英寸 (0.297mm) ，当分辨率增加为 1280x1024 时，则每个像素的透光量减少 而变得无意义。