第07章-薄膜晶体管的结构与设计说课材料

目录第一章绪论1.1引言1.2研究背景第二章薄膜晶体管的结构与基本原理2.1薄膜晶体管结构2.2薄膜晶体管工作原理23薄膜晶体管主要性能参数第三章薄膜晶体管应用3.1薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)3.1.1 TFT-LCD 概述3.1.2TFT-LCD工作原理3・2有机发光二极管(OLED)3.2.1 OLED 概述3.2.2 OLED工作原理第四章前景展望第一章绪论1.1引言人类对薄膜晶体管（TFT）的研究工作己经有很长的历史。

早在1925年，Julius Edger Lilienfeld首次提岀结型场效应晶体管（FET）的基本定律，开辟了对固态放大器的研究。

1933年，Lilienfeld 乂将绝缘栅结构引进场效应晶体管（后來被称为MISFET）。

1962年，Weimer用多晶CaS薄膜做成TFT：随后，乂涌现了用CdSe、InSb、Ge等半导体材料做成的TFT器件。

二十世纪八十年代，基丁低费用、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LeComber. Spear和Ghaith用a-Si:H做有源层，做成如图1所示的TFT器件。

后來许多实验室都进行了将AMLCD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。

1986年Tsumura等人酋次用聚曝吩为半导体材料制备了有机薄膜晶体管（0TFT） , 0TFT技术从此开始得到发展。

九十年代，以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，0TFT被认为将來极可能应用在LCD、0LED的驱动中。

近年來，0TFT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。

薄膜晶体管结构和原理新型的薄膜晶体管由氧化铟(属于非晶氧化物半导体材料)组成。

这种材料的电气特性要比非晶(amorphous )硅要好。

研究人员认为，非晶氧化物制作的开关比非晶硅体积更小、功耗更低、开关速度更快。

采用这种开关的显示器将更加清晰、图像处理速度也更快。

此外，非晶氧化物能够以更廉价的方式印刷到塑料上。

东京的研究者首次在2004年报告过由非晶铟镓锌氧化物( indium gallium zinc oxide ,IGZO)制作的晶体管。

而现在，很多大型显示器制造商采用氧化晶体管操控LCD和OLED的像素单元。

韩国成均馆大学的研究小组想到了一个超简单的晶体管设计和制造方法，在该方法中需要的材料更少，处理步骤也更少，可以经一部降低非晶氧化物装置的成本。

晶体管一般由三个部分组成：一个薄膜半导体沟道、栅极绝缘层、电极(非别是源极、漏极和栅极)。

在制作晶体管时需要通过3个不同的步骤和至少3种不同耳朵材料装配而成。

新的晶体管只需要两种材料：氧化铟和离子凝胶(ion gel)。

粒子凝胶是相对较新的材料，由困在聚合物基质的导电离子液体构成。

研究人员首次采用沉积的方式将杨华铟印刷在塑料片上。

首先，是U型的氧化铟中包含一个哑铃型的杨华铟底层，然后在其上，一个横跨哑铃杠和U型两边的离子凝胶贴片。

最后整体暴露于氩气之中。

完成的塑料片上覆盖有晶体管阵列。

在每个晶体管中，U形氧化铟作为栅极时，哑铃状氧化铟的两端作为源极和漏极，凝胶覆盖的部分形成一个半导体沟道，也是栅极的电介质。

作为一个概念验证，研究人员展示了由两个晶体管形成的非逻辑门电路(NOT logic)。

这个非逻辑(逆变门)是一种数字逻辑电路的基本门电路模块。

该方法还能使用其他氧化物，如氧化铟锌和IGZO制作晶体管。

薄膜晶体管与MOS管1. 引言薄膜晶体管（Thin-Film Transistor，简称TFT）和金属-氧化物-半导体场效应晶体管（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，简称MOSFET）是现代电子器件中常见的两种类型的晶体管。

本文将介绍这两种晶体管的结构、工作原理、特点以及应用领域。

2. 薄膜晶体管（TFT）2.1 结构薄膜晶体管是一种由多个层次组成的结构，主要包括：底部基板、栅极、源极、漏极和薄膜半导体层。

其中，底部基板通常由玻璃或塑料材料制成，栅极和源漏极则由导电材料如金属制成。

薄膜半导体层常使用非单晶硅或非晶硅材料制备。

2.2 工作原理在TFT中，通过在栅极上施加电压来控制源漏极之间的电流流动。

当栅极施加正电压时，电场会使得薄膜半导体层中的载流子（电子或空穴）被引入或排斥，从而改变了源漏极之间的电流。

这种控制电流的能力使得TFT在显示技术中得到广泛应用。

2.3 特点•高度集成化：TFT可以制备成非常小尺寸的晶体管，从而实现高度集成化的电路设计。

•低功耗：TFT在非工作状态下几乎不消耗能量，因此具有较低的功耗。

•高分辨率：TFT显示器具有高分辨率和良好的色彩表现力，适用于高质量图像显示。

2.4 应用领域薄膜晶体管主要应用于平面显示器（如液晶显示器）、触摸屏、光伏电池等领域。

其中，液晶显示器是最常见的应用之一，其通过控制每个像素点上TFT的导通与否来实现图像显示。

3. MOS管（MOSFET）3.1 结构MOS管是一种由金属-氧化物-半导体结构组成的晶体管。

它包括了栅极、源极、漏极和氧化物层。

栅极和源漏极由金属材料制成，氧化物层通常由二氧化硅（SiO2）构成。

3.2 工作原理在MOS管中，栅极施加的电压可以改变氧化物层下半导体中的电荷分布情况，从而调控源漏极之间的电流。

当栅极施加正电压时，形成了一个正电荷区域，吸引了负载流子（电子）。

晶体管的原理与结构教案晶体管的原理是基于半导体材料的性质，当控制电压施加到半导体材料上时，电子会随之流动，从而控制电流的流通。

早期晶体管是由三个不同材料的层组成，分别为P型半导体、N型半导体和掺杂非法（Intrinsic）半导体。

P型半导体材料缺少电子，N型半导体材料则具备多余的电子。

当这两种半导体材料结合后，即形成P-N结，这种结构的材料具备导电性，并且具备自发的电流流动，称为给定方向上的整流，因为P-N结加上硅或者金属两种材料，可以实现电子的控制，所以金属-绝缘体-半导体（MIS）晶体管应运而生。

它由金属电极、绝缘铝氧化物、半导体层构成。

当控制电压施加到绝缘体上时，电子就会通过绝缘铝氧化物，而不是半导体。

这种晶体管的特点是功耗低，速度快。

晶体管的三极管结构是由三个掺杂不同的半导体材料构成，分别为P型半导体、N型半导体和掺杂非法半导体或P型半导体、N型半导体和掺杂N型半导体。

基本晶体管结构包括两个P-N结和三个区域。

中间区域是N型或者P型掺杂材料，称为基极。

左边的P型区域被称为发射极，右边的N型区域被称为集电极。

发射极和集电极之间有一段掺杂的非法半导体区，这个区域又称为基区，它相当于桥梁，允许电流从发射极流到集电极。

当一个正电压被施加在发射极上时，电子会从P型区域流向基区域，基区内电子就会向集电极流动，从而控制电流的流动。

因为基极的掺杂浓度与发射极和集电极的掺杂浓度不同，所以晶体管的电流增益是可以通过控制掺杂浓度来调整的，从而实现放大信号的效果。

晶体管作为放大电路的基础组件，其结构与原理的设计无疑对电路性能和功能有着至关重要的影响。

不同的应用场景需要不同类型的晶体管，如MOSFET、JFET、BJT等。

MOSFET是一种金属-绝缘体-半导体场效应晶体管，在交变电源应用中非常常用，它具备高输入电阻、低噪声和线性放大等优点。

JFET是一种PN结场效应晶体管，适用于高电压、高频率和低噪声电路应用，因为JFET具有低频噪声表现更优异的特点。

双栅薄膜晶体管（最新版）目录1.薄膜晶体管的概述2.双栅薄膜晶体管的结构和工作原理3.双栅薄膜晶体管的优势和应用4.我国在双栅薄膜晶体管领域的发展正文一、薄膜晶体管的概述薄膜晶体管（Thin Film Transistor，简称 TFT）是一种基于半导体薄膜材料的场效应晶体管，是现代电子技术和微电子领域的重要组成部分。

与传统的硅基晶体管相比，薄膜晶体管具有体积小、重量轻、功耗低、易于集成等优点，因此在显示技术、射频通信、传感器等领域得到了广泛应用。

二、双栅薄膜晶体管的结构和工作原理双栅薄膜晶体管（Double-Gate Thin Film Transistor，简称 DG-TFT）是在薄膜晶体管的基础上进行改进的一种晶体管结构，具有更好的电学性能和更高的开关速度。

其主要结构包括源极、漏极、栅极和衬底，其中栅极分为上栅极和下栅极，上下栅极之间有一层绝缘层隔离。

通过改变上、下栅极的电压，可以控制源漏极之间的电流，实现对薄膜晶体管的导通和截止。

三、双栅薄膜晶体管的优势和应用双栅薄膜晶体管具有以下优势：1.更高的电流密度：由于双栅结构可以实现更好的电场分布，使得薄膜晶体管具有更高的电流密度，提高了器件的性能。

2.更低的漏电流：双栅薄膜晶体管的结构有利于减小漏电流，从而提高了器件的稳定性和可靠性。

3.更好的开关特性：双栅薄膜晶体管的开关速度较快，可以实现更高的工作频率，适用于高速电路和显示技术等领域。

双栅薄膜晶体管在显示技术、柔性电子器件、射频通信等领域具有广泛的应用前景。

四、我国在双栅薄膜晶体管领域的发展我国在双栅薄膜晶体管领域取得了显著的科研成果和产业化进展。

我国科研团队在双栅薄膜晶体管的设计、制备和性能优化等方面取得了一系列创新成果，为显示技术和柔性电子器件等领域的发展提供了有力支持。

此外，我国在双栅薄膜晶体管的生产和应用方面也取得了重要突破，推动了整个产业的繁荣和发展。

总之，双栅薄膜晶体管作为一种具有优越性能的半导体器件，在我国得到了广泛的研究和应用。