非晶InGaZnO薄膜晶体管驱动OLED像素电路的仿真研究

为解决非晶InGaZnO薄膜晶体管(a-IGZO TFT)因其阈值电压漂移而导致的OLED电流衰减的问题,本文研究了基于a-IGZO TFT的有源矩阵有机发光显示(AMOLED)像素电路的阈值电压补偿问题。利用实验室制备的a-IGZO TFT器件进行参数提取后建立的SPICE仿真模型并进行仿真计算,对电压驱动型2T1C和4T1C的像素电路进行稳定性的比较研究,证明了4T1C电路对阈值漂移有非常好的补偿效果,并指出增加存储电容值和驱动TFT的宽长比可有效提高OLED电流的保持能力。     

基于a-IGZO TFT的AMOLED像素电路稳定性的仿真研究

非晶铟镓锌氧化物薄膜晶体管(a-IGZO TFT)有望在有源矩阵有机发光显示(AMOLED)像素电路中得到实际应用,但其电压偏置效应仍会引起电路特性的不稳定。本文利用实验室制备的a-IGZO TFT器件进行参数提取并建立了SPICE仿真模型,通过拟合得到了它的阈值电压随时间变化的方程。在此基础上,采用SPICE软件对基于a-IGZO TFT的2T1C和3T1C两种AMOLED像素电路的稳定性进行了比较研究,证明3T1C电路对阈值电压偏移确实存在一定的补偿效果。最后讨论了进一步改善AMOLED像素电路稳定特性的方法和实际效果。     

面向IGZO-TFT-AMOLED像素电路设计的V_(TH)检测方法研究

由于迁移率高、均匀性好、制备成本低等优势,铟镓锌氧化物薄膜晶体管(IGZO TFT)有望促成有源矩阵有机发光显示器件(AMOLED)的大规模量产。但是IGZO TFT存在阈值电压(VTH)漂移的问题,实用的AMOLED像素电路必须对VTH漂移进行补偿以实现较好的显示效果,而VTH的检测是AMOLED像素电路设计中的关键环节。本文系统研究了VTH检测方法,比较了放电法、充电法、偏置电流法补偿VTH的效果,研究了VTH检测时间和TFT寄生电容等参数的影响。研究结果表明:放电法不能精确地补偿负VTH漂移,充电法需要的VTH检测时间最长,偏置电流法能够达到的补偿精度最高。     

基于感光栅极GaN高迁移率晶体管的新型探测器制备与优化（英文）

利用GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)的栅控特性和锆钛酸铅(PZT)铁电薄膜的光伏效应,在HEMT器件的栅极处沉积一层PZT铁电薄膜,提出了一种新型的(光敏感层/HEMT)探测结构.为制备出光伏性能优异的薄膜,对不同的溅射功率和退火温度制备的PZT铁电薄膜进行表面形貌和铁电性能分析.发现200 W溅射功率、700℃的退火温度制备的薄膜表面晶粒生长明显,剩余极化强度为38.0μC·cm-2.工艺制备GaN基HEMT器件并把PZT薄膜沉积到器件栅极上.在无光和365nm紫外光照射下对有、无铁电薄膜的HEMT探测器的输出特性进行测试.结果显示,在光照时,有铁电薄膜的HEMT器件相较于无光时,源-漏饱和电压最多降低3.55V,饱和电流最多增加5.84mA,表明新型感光栅极HEMT探测器对紫外光具有优异的探测效果.为实现对新型探测器的结构进行优化的目的,对栅长为1μm、2μm和3μm等不同栅长的探测器进行光照测试.结果表明,在紫外光照射下,三种探测器的漏极饱和电流分别为23mA、20mA和17mA,所以栅长越长器件的饱和电流越小,探测性能越差.     

室温下溅射法制备高迁移率氧化锌薄膜晶体管

为降低氧化锌薄膜晶体管(ZnO TFT)的工作电压,提高迁移率,采用磁控溅射法在氧化铟锡(ITO)导电玻璃基底上室温下依次沉积NbLaO栅介质层和ZnO半导体有源层,制备出ZnO TFT,对器件的电特性进行了表征。该ZnO TFT呈现出优异的器件性能:当栅电压为5 V、漏源电压为10 V时,器件的饱和漏电流高达2.2 m A;有效场效应饱和迁移率高达107 cm~2/(V·s),是目前所报道的室温下溅射法制备ZnO TFT的最高值,亚阈值摆幅为0.28 V/decade,开关电流比大于107。利用原子力显微镜(AFM)对NbLaO和ZnO薄膜的表面形貌进行了分析,分析了器件的低频噪声特性,对器件呈现高迁移率、低亚阈值摆幅以及迟滞现象的机理进行了讨论。     

高迁移率非晶铟镓锌氧化物薄膜晶体管的制备与特性研究

由于铟镓锌氧化物(IGZO) 薄膜具有高迁移率和高透过率的特点, 它作为有源层被广泛的应用于薄膜晶体管(TFT). 本文利用磁控溅射方法制备了TFT的有源层IGZO和源漏电极, 用简单低成本的掩膜法控制沟道的尺寸, 制备了具有高迁移率、底栅结构的n型非晶铟镓锌氧化物薄膜晶体管 (IGZO-TFT). 利用X 射线衍射仪(XRD) 和紫外可见光分光光度计分别测试了IGZO薄膜的衍射图谱和透过率图谱, 研究了IGZO薄膜的结构和光学特性. 通过测试IGZO-TFT的输出特性和转移特性曲线, 讨论了IGZO有源层厚度对IGZO-TFT特性的影响. 制备的IGZO-TFT器件的场效应迁移率高达15.6 cm²·V^-1·s^-1, 开关比高于10⁷. 关键词： 非晶铟镓锌氧化物 薄膜晶体管 有源层     

基于SOI材料α-Si:H TFTs的制作和特性研究（英文）

采用RF-PECVD系统在SOI材料上制作α-Si:H TFT,纳米非晶硅薄膜厚度为98nm,沟道长宽比为10μm/40μm。用扫描电子显微镜、X射线衍射和拉曼光谱等检测方法对不同退火温度下的氢化非晶硅薄膜形貌进行了表征。采用CMOS工艺、各向异性腐蚀溶液EPW、射频溅射技术和等离子体刻蚀等工艺实现α-Si:H TFT的制作。在给出一般α-Si:H TFT特性分析和实验结果的基础上,又采用建模方式对α-Si:H TFT出现的负阻特性进行研究。提取纳米氢化非晶硅薄膜与栅氧化层界面处能带图的结果表明,在靠近漏端0.5μm范围内,漏压由6V增加到30V时,随漏压的增加,价带能量逐渐下降。研究结果表明,距离漏端0.5μm范围内的压降导致负阻特性产生。     

氧化锌锡薄膜晶体管的研究

在ITO玻璃基底上用射频磁控溅射技术生长氧化锌锡(ZnSnO)沟道有源层、用PECVD生长SiO₂薄膜作为薄膜晶体管的栅绝缘层研制了薄膜晶体管(TFT), 器件的场效应迁移率最高达到μ_n=9.1 cm²/(V ·s),阈值电压-2 V,电流开关比为10⁴. 关键词： 氧化锌锡 薄膜晶体管 场效应迁移率     

InGaZnO薄膜晶体管背板的栅极驱动电路静电释放失效研究

本文通过解析阵列基板栅极驱动(gate driver on array, GOA)电路中发生静电释放(electro-static discharge,ESD)的InGaZnO薄膜晶体管(InGaZnO thin-film transistor, IGZO TFT)器件发现:栅极Cu金属扩散进入了SiN_x/SiO_2栅极绝缘层;源漏极金属层成膜前就发生了ESD破坏;距离ESD破坏区域越近的IGZO TFT,电流开关比越小,直到源漏极与栅极完全短路.本文综合IGZO TFT器件工艺、GOA区与显示区金属密度比、栅极金属层与绝缘层厚度非均匀性分布等因素,采用ESD器件级分析与系统级分析相结合的方法,提出栅极Cu:SiN_x/SiO_2界面缺陷以及这三层薄膜的厚度非均匀分布是导致GOA电路中沟道宽长比大的IGZO TFT发生ESD失效的关键因素,并针对性地提出了改善方案.     

50ms响应速度的超扭曲液晶全彩色显示

超扭曲(STN)液晶显示器的典型响应速度为250ms,经改进也仅达到150ms.因此迄今为止它只应用于手提式或更小的微机上做字符和静止的黑白画面的显示.最近日本和美国先后使STN显示器的响应速度达到50ms,这就使它可以用于显示活动画面.迄今为止只能用有源矩阵方式的薄膜晶体管(TFT)方式来实现动画面. 日本西铁成公司制成的全彩色STN摄像取景器用的显示屏响应速度接近TFT,对比度达20比1,也接近TFT的30比1的水平[1].这种显示器共有648 × 220个像素,比 EPSON公司的0.7型的 TFT增加了两倍像素.其像素间隔仅 22μm,也比 EPSON公司的 TF…     

A p-channel SMC poly-Si thin film-transistor with a GOLDD structure

We have developed a silicide-mediated crystallization (SMC) polycrystalline silicon (poly-Si) thin film transistor (TFT) with a gate overlapped lightly doped drain (GOLDD) structure. Applying a GOLDD structure to the SMC poly-Si TFT, the off-state leakage current of coplanar TFT is reduced, while the reduction of the on-state current is relatively small. The p-channel poly-Si TFT with a GOLDD structure exhibited a field effect mobility of 50 cm²/V s and an off-state leakage current of 3.8×10⁻¹¹ A/μm at the drain voltage of −5 V and the gate voltage of 10 V.     

铟镓锌氧薄膜晶体管的悬浮栅效应研究

为了避免光照对铟镓锌氧薄膜晶体管(InGaZnO thin film transistors,IGZO TFTs)电学特性的影响,IGZO TFT要增加遮光金属层.本文研究了遮光金属栅极悬浮时,IGZO TFT的输出特性.采用器件数值计算工具TCAD(technology computer-aided design)分析了IGZO层与栅介质层界面处电势分布,证实了悬浮栅(floating gate,FG)IGZO TFT输出曲线的不饱和现象是由悬浮栅与TFT漏端的电容耦合造成.基于等效电容的电压分配方法,提出了悬浮栅IGZO TFT电流的一阶模型.TCAD数值分析及一阶物理模型结果与测试具有较高程度的符合,较完整地解释了悬浮栅IGZO TFT的电学特性.     

微晶硅薄膜晶体管稳定性研究

对有源区处于结构过渡区的微晶硅底栅薄膜晶体管，测试其偏压衰退特性时，观察到一种“自恢复”的衰退现象.当栅和源漏同时施加10 V的偏压时，测试其源-漏电流随时间的变化，发现源-漏电流先衰减、而后又开始恢复上升的反常现象.而当采用栅压为10 V、源-漏之间施加零偏压的模式时，源-漏电流随时间呈先是几乎指数式下降、随之是衰退速度减缓的正常衰退趋势.就此现象进行了初步探讨. 关键词： 过渡区硅材料 微晶硅薄膜晶体管 稳定性 自恢复衰退     

新型低功耗金属氧化物TFT集成行驱动电路

金属氧化物薄膜晶体管(TFT)属于耗尽型器件,其集成的TFT的行驱动电路一般采用双负电源方案,存在与外围驱动芯片的匹配困难和功耗较大的不足。本文设计了一种新型耦合电路结构,可以产生比负电源更低的电压从而完全关闭输出模块的下拉晶体管,防止氧化物TFT耗尽模式引起的电流泄露问题,并由此设计了新型氧化物TFT行驱动电路拓扑。由于只采用一个负电源,其电源电压范围比采用双负电源方案的小,从而节省了功耗且有利于与外围驱动芯片的匹配连接。实验结果表明,基于刻蚀阻挡层(ESL)结构的氧化物TFT工艺,在玻璃衬底上成功制备了该行驱动电路,在电阻负载R_L=3 kΩ和容性负载C_L=30 pF下,所设计的行驱动电路在33.3 kHz时钟频率下实现脉宽10μs的全摆幅输出,每级功耗仅为160μW。基于新型耦合电路结构的行驱动电路能够满足60 Hz的刷新频率的1 980×1 080分辨率的显示需求。     

具有高阈值电压和大栅压摆幅的常关型槽栅AlGaN/GaN金属氧化物半导体高电子迁移率晶体管

介绍了一种具有高阈值电压和大栅压摆幅的常关型槽栅AlGaN/GaN金属氧化物半导体高电子迁移率晶体管。采用原子层淀积(ALD)方法实现Al₂O₃栅介质的沉积。槽栅常关型AlGaN/GaN MOS-HEMT的栅长(L_g)为2 μm,栅宽(W_g)为0.9 mm(0.45 mm×2),栅极和源极(L_gs)之间的距离为5 μm,栅极和漏极(L_gd)之间的距离为10 μm。在栅压为－20 V时,槽栅常关型AlGaN/GaN MOS-HEMT的栅漏电仅为0.65 nA。在栅压为+12 V时,槽栅常关型AlGaN/GaN MOS-HEMT的栅漏电为225 nA。器件的栅压摆幅为－20~+12 V。在栅压V_gs=+10 V时,槽栅常关型AlGaN/GaN MOS-HEMT电流和饱和电流密度分别达到了98 mA和108 mA/mm (W_g=0.9 mm), 特征导通电阻为4 mΩ·cm²。槽栅常关型AlGaN/GaN MOS-HEMT的阈值电压为+4.6 V,开启与关断电流比达到了5×10⁸。当V_ds=7 V时,器件的峰值跨导为42 mS/mm (W_g=0.9 mm,V_gs=+10 V)。在V_gs=0 V时,栅漏间距为10 μm的槽栅常关型AlGaN/GaN MOS-HEMT的关断击穿电压为450 V,关断泄露电流为0.025 mA/mm。     

大尺寸金属氧化物TFT面板设计分析

根据最基本的2T1C像素电路,建立了TFT各参数与AMOLED面板限制因素的计算模型。详细分析了AMOLED显示尺寸与TFT迁移率、金属方块电阻、刷新频率以及器件结构的关系。在大尺寸高分辨率AMOLED面板设计中,信号线RC延迟是主要限制因素。TFT迁移率的提高在一定范围内对大尺寸显示面板设计有利,降低RC延迟是实现大尺寸、高分辨率、高刷新频率显示的关键技术。开发铜布线技术和低寄生电容TFT器件结构是未来大尺寸AMOLED显示的关键技术。     

A poly-Si thin film transistor fabricated by new excimer laser recrystallization employing floating active structure

We fabricated a high-performance polycrystalline silicon (poly-Si) thin film transistor (TFT) by new excimer laser annealing (ELA) method employing floating active structure. The new simple ELA method produces large lateral grains exceeding 4 μm. A novel poly-Si TFT that exhibits very high mobility (μ_FE=331 cm²/V s) and low leakage current has been successfully fabricated by single laser irradiation on selectively floating a-Si layer. Uniform lateral grains have been obtained with wide ELA process window.     

基于金属氧化物薄膜晶体管的高速行集成驱动电路

本文提出了一种基于非晶铟锌氧化物薄膜晶体管的高速行集成驱动电路,该电路采用输入级复用的驱动结构,一级输入级驱动三级输出级,不仅减少电路输入级2/3晶体管的数量,实现AMOLED或AMLCD显示屏的窄边框显示,而且输入级的工作频率是输出级的1/3,该结构适用于高速驱动电路.电路内部产生了三次电容耦合效应,每一次电容耦合效应都可以提高相应节点的电压,保证了信号完整传输.输出级采用了一个二极管接法的薄膜晶体管,该薄膜晶体管连接了输出级的控制信号和上拉薄膜晶体管的栅极,利用的每一级输出级输出时所产生的电容耦合效应,增加上拉薄膜晶体管的栅极电压,有效地提高电路输出能力和工作速度.仿真表明电路能够输出脉宽达到4μs速度.最后成功地制作了10级行集成驱动电路,包括10级输入级电路和30级输出级电路,负载为R=10k?和C=100pF,实验结果验证,该电路满足4k×8k显示屏在120 Hz刷新频率下的驱动需求.