第 38 卷 第 8 期2023 年 8 月Vol.38 No.8Aug. 2023液晶与显示Chinese Journal of Liquid Crystals and Displays
晶态IGZO薄膜晶体管的研究进展
姜柏齐1， 刘斌1， 刘贤文1， 张硕1， 翁乐1， 史大为2， 郭建2， 苏顺康2，
姚琪3， 宁策3， 袁广才3， 王峰1， 喻志农1*
（1.北京理工大学 光电学院， 北京市混合现实与先进显示技术工程研究中心，
北京 100081；
2.重庆京东方显示技术有限公司， 重庆 400714；
3.北京京东方显示技术有限公司， 北京 101520）
摘要：随着显示技术的不断发展，对高性能、高稳定性的薄膜晶体管（Thin Film Transistor，TFT）的需求日趋增加，通过结晶改善薄膜晶体管性能的方法受到大量关注。当前，铟镓锌氧化物（IGZO）材料由于具有迁移率高、柔性好、透明度高等优势，被广泛用于薄膜晶体管的沟道中，而改善IGZO沟道层的结晶形态也成为研究热点。本文总结了晶态IGZO薄膜晶体管器件的研究进展，详细介绍了IGZO系化合物的晶体结构，重点阐述了单晶、c轴取向结晶、六方多晶型、尖晶石型、纳米晶型和原生结晶型IGZO的结构和各晶态IGZO薄膜晶体管的制备方法、器件性能和稳定性，深入分析其微观结构，总结物理特性，阐述不同晶系结构的结晶机理，建立不同晶体结构与电学特性的关系，最后对晶态IGZO薄膜晶体管的发展进行展望。关键词：晶态IGZO薄膜；薄膜晶体管；晶体结构；研究进展中图分类号：TN321+.5 文献标识码：A doi：10.37188/CJLCD.2023-0121
Research progress on crystalline IGZO thin film transistor
JIANG Bai-qi1， LIU Bin1， LIU Xian-wen1， ZHANG Shuo1， WENG Le1， SHI Da-wei2， GUO Jian2， SU Shun-kang2， YAO Qi3， NING Ce3， YUAN Guang-cai3， WANG Feng1， YU Zhi-nong1*
薄膜晶体管的工作条件
薄膜晶体管（TFT）是一种用于控制液晶显示器中每个像素的电子元件。它的工作条件包括以下几个方面：
1. 电压条件，薄膜晶体管需要在一定的电压范围内工作。通常，TFT需要在特定的门极电压和源极电压下才能正常工作。这些电压通常由显示器控制电路提供。
2. 温度条件，TFT的工作温度范围也是非常重要的。过高或过低的温度都可能影响其性能和稳定性。因此，TFT通常需要在一定的温度范围内工作，以确保其正常运行。
3. 光照条件，对于某些特定的应用，TFT的工作条件可能还会受到光照强度和光照条件的影响。例如，在户外使用的显示器，TFT需要能够在强光下正常工作。
4. 电流条件，TFT需要在一定的电流条件下工作，以确保其稳定的工作状态和响应速度。这通常涉及到TFT的驱动电路设计和优化。
总的来说，薄膜晶体管的工作条件涉及电压、温度、光照和电流等多个方面，这些条件需要在设计和应用中得到合理的考虑和控制，以确保TFT能够正常、稳定地工作。
薄膜晶体管的定义：
Thin Film Transistor (薄膜场效应晶体管)，是指液晶显示器上的每一液晶象素点都是由集成在其后的薄膜晶体管来驱动。从而可以做到高速度高亮度高对比度显示屏幕信息。TFT属于有源矩阵液晶显示器。
补充：TFT（ThinFilmTransistor）是指薄膜晶体管，意即每个液晶像素点都是由集成在像素点后面的薄膜晶体管来驱动，从而可以做到高速度、高亮度、高对比度显示屏幕信息，是目前最好的LCD彩色显示设备之一，其效果接近CRT显示器，是现在笔记本电脑和台式机上的主流显示设备。TFT的每个像素点都是由集成在自身上的TFT来控制，是有源像素点。因此，不但速度可以极大提高，而且对比度和亮度也大大提高了，同时分辨率也达到了很高水平。
TFT ( Thin film Transistor，薄膜晶体管）屏幕，它也是目前中高端彩屏手机中普遍采用的屏幕，分65536 色及26 万色，1600万色三种，其显示效果非常出色。
平板显示器种类：
经过二十多年的研究、竞争、发展，平板显示器已进入角色，成为新世纪显示器的主流产品，目前竞争最激烈的平板显示器有四个品种：
1、场致发射平板显示器（FED）；
2、等离子体平板显示器（PDP）；
3、有机薄膜电致发光器（OEL）；
4、薄膜晶体管液晶平板显示器（TFT-LCD） 。
场发射平板显示器原理类似于CRT，CRT只有一支到三支电子枪，最多六支，而场发射显示器是采用电子枪阵列（电子发射微尖阵列，如金刚石膜尖锥），分辨率为VGA（640×480×3）的显示器需要92.16万个性能均匀一致的电子发射微尖，材料工艺都需要突破。目前美国和法国有小批量的小尺寸的显示屏生产，用于国防军工，离工业化、商业化还很远。
等离子体发光显示是通过微小的真空放电腔内的等离子放电激发腔内的发光材料形成的，发光效应低和功耗大是它的缺点（仅1.2lm/W，而灯用发光效率达80lm/W以上，6瓦/每平方英寸显示面积），但在102～152cm对角线的大屏幕显示领域有很强的竞争优势。业内专家分析认为，CRT、LCD和数字微镜(DMD)3种投影显示器可以与PDP竞争，从目前大屏幕电视机市场来看，CRT投影电视价格比PDP便宜，是PDP最有力的竞争对手，但亮度和清晰度不如PDP，LCD和DMD投影的象素和价格目前还缺乏竞争优势。尽管彩色PDP在像质、显示面积和容量等方面有了明显提高，但其发光效率、发光亮度、对比度还达不到直观式彩色电视机的要求，最重要的是其价格还不能被广大家用消费者所接受，这在一定程度上制约了彩色PDP市场拓展。目前主要在公众媒体展示场合应用开始普遍起来。
双栅薄膜晶体管
双栅薄膜晶体管是一种电子元件，作为场效应管的一种，广泛应用于各种电路中。在现代电子技术中，双栅薄膜晶体管已经成为核心元器件之一，被广泛用于电信、通信、计算机、汽车、医疗等众多领域。
1. 双栅薄膜晶体管是什么？
双栅薄膜晶体管简称TFT晶体管，是一种基于薄膜技术的场效应管。与传统的场效应管相比，TFT晶体管具有更高的分辨率和更低的功耗，被广泛应用于LCD显示屏、数码相机和平板电脑等器件中。
2. 双栅薄膜晶体管的结构与工作原理
TFT晶体管具有两个栅极，分别是门电极和源/漏电极。当源/漏电极接通电压，门电极施加高压时，形成电场，可以控制电流的流动。TFT晶体管的核心是一个薄膜层，在这个薄膜中，通过控制电压控制电流的流动，即实现了开关控制。
3. 双栅薄膜晶体管的优势和应用
TFT晶体管的制造工艺与IC制造很相似，具有良好的可控性和可复制性。其优势主要体现在以下几个方面：
（1）高分辨率：TFT晶体管可实现非常高的像素密度，从而获得更加清晰的图像。
（2）低功率：由于TFT晶体管本身具有高阻抗，因此其功耗非常低。
（3）广泛应用：TFT技术已经广泛应用于各个领域，如平板电视、手机、显示屏、笔记本电脑等。
总之，双栅薄膜晶体管是现代电子技术中不可或缺的组成部分之一。随着科技的发展，TFT技术将会越来越重要，在未来的数字化、网络化、智能化的时代扮演着更加重要的角色。
