7薄膜晶体管器件结构

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。

薄膜晶体管(tft)作用工作原理材料工艺薄膜晶体管（Thin-Film Transistor，简称TFT）是一种用于电子显示器和面板的非晶硅制造技术。

它是一种重要的半导体器件，用于控制显示像素的亮度和颜色。

TFT晶体管的作用、工作原理和材料工艺会在下文中详细阐述。

一、薄膜晶体管的作用薄膜晶体管作为电子显示器的关键组件，主要用于控制每个像素的亮度和颜色。

在液晶显示器（LCD）和有机发光二极管显示器（OLED）等显示技术中广泛应用。

TFT晶体管类似于一个电子开关，可以打开和关闭每个像素的电流，从而控制其亮度。

TFT晶体管还可以精确地控制每个像素的亮度，使得显示器能够产生清晰、细腻和真实的图像。

二、薄膜晶体管的工作原理TFT晶体管的工作原理可以简单地理解为：通过控制栅极电压来控制漏极和源极之间的电流流动，进而控制每个像素的亮度。

TFT晶体管由四个主要部分组成：栅极、源极、漏极和沟道。

当栅极电压为低电平时，沟道中的导电层不会被激活，从而阻断了源极到漏极之间的电流。

当栅极电压为高电平时，控制电压作用于沟道中的导电层，使它导电，从而允许电流流动。

三、薄膜晶体管的材料工艺1. TFT的制造材料主要的材料是非晶硅（a-Si）或多晶硅（poly-Si）薄膜。

非晶硅具有较高的电子迁移率，且制备过程相对简单，适用于较低分辨率的液晶显示器。

而多晶硅具有更高的电子迁移率，适用于高分辨率和高速刷新率的显示器。

2. TFT的制造过程（1）基板清洗：通过清洗去除基板表面的杂质、油脂和顶层材料等。

（2）锗沉积：在基板表面沉积一层锗，提供后续的结合层。

（3）透明导电氧化锌（TCO）沉积：沉积一层透明导电氧化锌薄膜，用于制作栅极。

（4）非晶硅或多晶硅沉积：在TCO层上沉积非晶硅或多晶硅薄膜，用于制作薄膜晶体管的主体部分。

（5）金属电极沉积：用金属沉积技术在非晶硅或多晶硅层上制作源极和漏极。

（6）栅极沉积：利用光刻和蒸发技术将栅极沉积在金属电极上。

关于TFTThin film transistor(TFT):薄膜晶体管原理类似于MOS 晶体管，区别在于MOS 是凭借反型层导电，TFT 凭借多子的积累导电。

常见TFT 结构：底栅结构（BG ）、顶栅结构（TG ）和双栅结构（DG ）如下图所示 源极漏极有源层栅极衬底绝缘层栅极绝缘层源极漏极有源层衬底 衬底有源层漏极栅极源极绝缘层绝缘层栅极a ） BG 结构b ）TG 结构c ）DG 结构图一.常见的TFT 结构BG 特点：金属栅极和绝缘层可同时作为光学保护层，避免产生光生载流子，影响电学稳定性，通常在最上层加一层钝化层以减少外界干扰。

TG 特点：可以通过改善光刻工艺降低成本。

但要加保护层，防止背光源照射到有源层，产生光生载流子，影响电学性能。

DG 特点：可通过调节背栅电压来调整阈值电压，增加了器件的阈值稳定性。

弥补了BG 和TG 的缺点。

有报道称和C G 成反比关系，而双栅结构的C G =C BG +C TG ，所以DG 结构有较好的阈值稳定性。

表征TFT 性能的参数：1） 阈值电压：决定了器件的功耗，阈值越小越好。

2） 迁移率：表征器件的导电能力。

3） 开关电流比I On /I Off ：表征栅极对有源层的控制能力。

4） 亚阈值摆幅S:漏极电流减小一个数量级所需的栅压变化，表征TFT 的开关能力。

TFT 的发展：主要是沟道材料的变化：氢化非晶硅多晶硅金属氧化物（ZnO 和a-IGZO ）表1为以上材料的性能对比：由表1可以看出，1.非晶Si：迁移率较低，不透明，禁带宽度低，光照下不稳定。

2.多晶Si: 有较高的迁移率，但均匀性差，难大面积制备性质均匀的薄膜。

3.金属氧化物：有较高的迁移率，可见光透过率高，禁带宽度高，稳定性好。

金属氧化物ZnO和IGZO由于较高的迁移率和透光性，成为现阶段器件中主流的沟道材料。

IGZO和ZnO的性质：纯净的金属氧化物是不导电的，ZnO和IGZO的导电是在制备过程中会产生元素空位，ZnO 中既有Zn空位，又有O空位，呈弱n型半导体性质，这一性质决定了ZnO作为沟道层时在负压下阈值有较大的偏移，而IGZO主要以氧空位为主，呈强n型半导体性质，沟道层中几乎没有空穴，这使得IGZO在负压下有较好的阈值稳定性。

薄膜晶体管原理(一)薄膜晶体管1. 引言在现代电子技术领域，薄膜晶体管（TFT）作为一种重要的电子元件，被广泛应用于显示器、平板电脑、手机等电子产品中。

本文将从原理、结构以及工作方式等方面来介绍薄膜晶体管的相关知识。

2. 原理薄膜晶体管基于晶体管的原理而设计，晶体管是一种能够放大和控制电流的半导体器件。

薄膜晶体管的核心原理是场效应，即通过控制栅极电压来改变源极和漏极之间的电流。

3. 结构薄膜晶体管由四个主要部分组成：源极、漏极、栅极和薄膜半导体。

源极和漏极是与电路连接的引脚，栅极则用于控制薄膜半导体的导电性能。

薄膜半导体通常由非晶硅或聚晶硅制成。

4. 工作方式1.栅极电压为零时，源极和漏极之间的电流无法流动，薄膜晶体管处于关闭状态。

2.当栅极电压逐渐增加时，栅极电场增强，使得薄膜半导体中形成一个导电通道。

3.当栅极电压足够高时，导电通道完全形成，源极和漏极之间的电流可以顺利流动，薄膜晶体管处于开启状态。

4.通过改变栅极电压，可以调节薄膜晶体管的导通程度，从而控制电流的大小。

5. 应用薄膜晶体管广泛应用于各种平面显示器件，如液晶显示屏和有机发光二极管（OLED）等。

在这些器件中，薄膜晶体管被用于驱动像素点，实现图像的显示。

6. 总结薄膜晶体管是一种基于场效应原理的重要电子元件，通过调节栅极电压来控制电流的通断。

其在显示器件中的应用使得现代技术产品拥有了更加优秀的显示效果。

随着科技的发展，薄膜晶体管将继续在电子领域发挥重要的作用。

以上是对薄膜晶体管的简要介绍，希望本文能为读者提供基本的了解，并激发对薄膜晶体管技术更深入的探索与研究。

7. 薄膜晶体管的优势薄膜晶体管相比于传统的晶体管和其他显示器件，具有以下几个优势：7.1 尺寸小薄膜晶体管制造工艺相对简单，可以制造非常小尺寸的晶体管。

这使得它们非常适合在小型电子设备中使用，例如手机和手表。

7.2 能耗低薄膜晶体管在工作时能耗较低。

由于控制栅极电压即可控制电流的通断，可以精确调节电流的大小，以满足不同工作需求。

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。

薄膜晶体管研究进展许洪华1，徐 征2, 黄金昭2，袁广才2，孙小斌2，陈跃宁1（1.辽宁大学 物理系，沈阳 110036 ; 2.北京交通大学 光电子技术研究所，发光与光信息技术教育部重点实验室，北京 100044 )摘 要：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。

本文论述了薄膜晶体管的发展历史，描述了薄膜晶体管的工作原理，分析了非晶硅薄膜晶体管、多晶硅薄膜晶体管、有机薄膜晶体管、ZnO活性层薄膜晶体管的性能结构特点与最新进展，并展望了薄膜晶体管的应用。

关键词：薄膜晶体管；液晶显示；ZnO薄膜中图分类号:TN304；TQ050；TB742 文献标识码：AResearch Progress on Thin Film TransistorXU Hong-hua1, XU Zheng2, HUANG Jin-zhao2, YUAN Guang-cai2, SUN Xiao-bin2, CHEN Yue-ning1(1. Department of Physics, Liao-ninUniversity, Shenyang 110036 ; 2. Key Laboratory of Luminescence and OpticalInformation , Ministry of Education Institute of Optoelectronics Technology, Beijing Jiaotong University , Beijing 100044 ) Abstract: Thin film transistor（TFT）which is of great importance in the properties of display devices is the key device of liquid crystal display. In this paper, the research history and the operating principles of TFT are described, meanwhile, the outstanding properties and recent research progress on thin film transistor such as amorphous silicon TFT, polycrystalline silicon TFT, organic TFT and ZnO-Based TFT are analyzed. At last, the development trends of thin film transistor are forecasted.Key Words: thin film transistor; liquid crystal display; zinc oxide thin film1 引言纵观信息时代迅猛发展的各项技术，不论网络技术与软件，还是通信技术、计算机技术，如果没有TFT-LCD 为代表的平板显示技术做人机交互界面，就构不成现在的信息社会。