Низкотемпературный поликристаллический кремний
Низкотемпературный поликристаллический кремний ( LTP ) представляет собой поликристаллический кремний , который был синтезирован при относительно низких температурах (~ 650 ° C и ниже) по сравнению с традиционными методами (выше 900 ° C). LTPS важен для демонстрационных отраслей, поскольку использование крупных стеклянных панелей запрещает воздействие деформативных высоких температур. В частности, использование поликристаллического кремния в тонкопленочных транзисторах (LTPS-TFT) имеет высокий потенциал для крупномасштабного производства электронных устройств, таких как плоские ЖК - дисплеи или датчики изображения. [ 1 ]
Разработка поликристаллического кремния
[ редактировать ]Поликристаллический кремний (P-Si) является чистой и проводящей формой элемента, состоящего из многих кристаллитов, или зерна высококачественной кристаллической решетки . В 1984 году исследования показали, что аморфный кремний (A-SI) является превосходным предшественником формирования пленок P-Si со стабильными структурами и низкой шероховатостью поверхности. [ 2 ] Кремниевая пленка синтезируется химическим осаждением паров низкого давления (LPCVD), чтобы минимизировать шероховатость поверхности. Во -первых, аморфный кремний осаждается при 560–640 ° C. Затем он выступает в термически (перекристаллизуется) при 950–1000 ° C. Начиная с аморфной пленки, вместо того, чтобы непосредственно откладывать кристаллы, производит продукт с превосходной структурой и желаемой гладкостью. [ 3 ] [ 4 ] В 1988 году исследователи обнаружили, что дальнейшее снижение температуры во время отжига вместе с усовершенствованным химическим отложением паров с усилением в плазме (PECVD) может способствовать еще большей степени проводимости. Эти методы глубоко повлияли на микроэлектроника, фотоэлектрическую и демонстрационную отрасль.
Использовать на жидкокристаллическом дисплее
[ редактировать ]
Аморфные кремниевые TFT широко использовались на плоских панелях с жидкостью-кристаллическим дисплеем (ЖК-дисплей), потому что их можно собрать в сложные высокопрочные схемы водителей. Аморфные электроды Si-TFT приводят к выравниванию кристаллов в ЖК-дисплеях. Эволюция LTPS-TFT может иметь много преимуществ, таких как более высокое разрешение устройства, более низкая температура синтеза и сниженная цена основных субстратов. [ 5 ] Тем не менее, LTPS-TFT также имеют несколько недостатков. Например, площадь TFT в традиционных устройствах A-SI большая, что приводит к небольшому коэффициенту диафрагмы (количество площади, которая не блокируется непрозрачным TFT и, таким образом, допускает свет). Несовместимость различных коэффициентов диафрагмы предотвращает интеграцию сложных цепей и драйверов на основе LTPS в материал A-SI. [ 6 ] Кроме того, качество LTPS уменьшается с течением времени из-за повышения температуры при включении транзистора, который ухудшает пленку, разбивая связи Si-H в материале. Это приведет к тому, что устройство страдает от разбивки дренажа и утечки тока, [ 7 ] В частности, в маленьких и тонких транзисторах, которые плохо рассеивают тепло. [ 8 ]
Обработка с помощью лазерного отжига
[ редактировать ]
Отжиг эксимер-лазера XECL (ELA) является первым ключевым методом для производства P-Si путем плавления материала A-SI посредством лазерного облучения. Контракта A-SI, поликристаллического кремния, который может быть синтезирован из аморфного кремния с помощью определенных процедур, имеет несколько преимуществ по сравнению с широко используемым A-Si TFT:
- Высокий уровень мобильности электронов ;
- Высокое разрешение и коэффициент диафрагмы;
- Доступно для высокой интеграции цепей. [ 9 ]
XECL-ELA удается в кристаллизации A-SI (толщины варьируется от 500-10000 Å) в P-Si без нагревания субстратов. [ 10 ] Поликристаллическая форма имеет более крупные зерна, которые дают лучшую подвижность для TFT из -за уменьшения рассеяния по границам зерна. [ 11 ] [ 12 ] [ 13 ] Этот метод приводит к успешной интеграции сложных схем на ЖК -дисплеях. [ 14 ]
Разработка устройств LTPS-TFT
[ редактировать ]
Помимо улучшения самих TFTS, успешное применение LTPS для графического дисплея также зависит от инновационных схем. Один недавний метод включает в себя пиксельную схему, в которой исходящий ток из транзистора не зависит от порогового напряжения, что приводит к равномерной яркости. [ 15 ] [ 16 ] LTPS-TFT обычно используется для управления органическими светодиодными диодами (OLED), потому что он имеет высокое разрешение и жилье для больших панелей. Однако изменения в структуре LTPS приведут к неоднородному пороговому напряжению для сигналов и неравномерной яркости с использованием традиционных цепей. Новая схема пикселя включает в себя четыре N-типа TFT , один TFT P-типа , конденсатор и элемент управления для управления разрешением изображения. [ 16 ] Повышение производительности и микролитографии для TFT важно для продвижения LTPS Active-Matrix OLED. Эти многие важные методы позволили подвижности кристаллической пленки достичь 13 см2/против, и они помогли продуцировать светодиоды и ЖК-дисплеев более 500 ppi в разрешении. [ 10 ]
| Характеристика | Аморфный си | Поликристаллический си |
|---|---|---|
| Мобильность (CM^2 /(V*S)) | 0.5 | > 500 |
| Метод осаждения | Pecvd | ОНА |
| Температура осаждения | 350 ° C. | 600 ° C. |
| Интеграция драйвера | Только частично | Система на стекле |
| Разрешение | Низкий | > 500 ppi |
| Расходы | Низкий | Относительно выше |
Ltpo
[ редактировать ]Низкотемпературный поликристаллический оксид ( LTPO ) представляет собой тип OLED-дисплея, разработанной Apple , которая объединяет как TFTS LTPS, так и TFT-оксид ( оксид цинка в индиете или IgZO). В LTPO в цепи переключения используются LTP, в то время как водительские TFT используют материалы IGZO. [ 17 ] LTPO обеспечивает более эффективное использование питания, динамически настраивая скорость обновления экрана на основе отображаемого контента. Это означает, что экран может работать с низкой частотой обновления при отображении статических изображений или текста, но может увеличиваться до более высокой частоты обновления при отображении динамического контента, такого как видео или игры. Дисплеи LTPO известны своим улучшенным сроком службы батареи и их можно найти в некоторых смартфонах , интеллектуальных часах и других мобильных устройствах. [ 18 ]
Хотя основная технология в LTPO разработана Apple, Samsung также имеет свою собственную технологию для панелей LTPO AMOLED с использованием комбинации TFTS LTPS и гибридно-оксидного и поликристаллического кремния (HOP). [ 19 ]
Смотрите также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Фонаш, Стивен. «Низкая температура кристаллизация и паттерна аморфной кремниевой пленки на электрически изолирующих субстратах». Патент США (1994). Печать
- ^ Harbeke, G., L. Krausbauer, Ef Steigmerier и Ae Widmer. «Рост и физические свойства поликристаллических кремниевых пленок LPCVD». Журнал электрохимического общества (1984): 675. Печать.
- ^ Хаталис, Милтиадис К. и Дэвид В. Грев. «Большой зерновой поликристаллический кремний путем низкотемпературного отжига химических паров низкого давления, нанесенных аморфными кремниевыми пленками». Прикладная физика 63.07 (1988): 2266. Печать.
- ^ Хаталис, MK и DW Greve. «Высокопроизводительные тонкопленочные транзисторы в низкотемпературных кристаллизованных аморфных кремниевых пленках LPCVD». IEEE Electron Device Letters 08 (1987): 361–64. Печать
- ^ Zhiguo, Meng, Mingxiang Wang и Man Wong. «Высокоэффективные низкотемпературные металл-индуцированные в одностороннем порядке кристаллизовали поликристаллические тонкопленочные транзисторы кремния для применения системы на панели». Транзакции IEEE на электронных устройствах 47.02 (2000). Печать
- ^ Иноуэ, Сатоши, Хироюки Ошима и Тацуя Симода. «Анализ явления деградации, вызванного самопогревением в поликристаллических кремниевых тонкопленочных транзисторах с низкотемпературной обработкой». Японский журнал прикладной физики 41 (2002): 6313-319. ИОП науки. Веб - 2 марта 2015 года.
- ^ Луи, базилик; Куинн, MJ; Там, SW-B.; Браун, ТМ; Migliorato, P.; Ohshima, H. (1998). «Исследование механизма тока утечки низкого поля в Polysilicon TFT» . IEEE транзакции на электронных устройствах . 45 (1): 213–217. doi : 10.1109/16.658833 . ISSN 1557-9646 .
- ^ Ga Bhat, Z. Jin, HS Kwok и M. Wong, «Влияние интерфейса MIC/MILC на производительность MILC-TFT», в Dig. 56th Annu. Device Research Conf., 22–24 июня, 1998, с. 110–111.
- ^ Куо, Юэ. «Технология тонкой пленочной транзисторы - паст, настоящее и будущее». Интерфейс электрохимического общества (2013). Интерфейс электрохимического общества. Веб - 1 марта 2015 года.
- ^ Jump up to: а беременный Sameshima, T., S. usui и M. Sekiya. «Отжиг лазерного отжига Xeclexcimer, используемый при изготовлении полити-TFT». IEEE Electron Device Letters 07.05 (1986): 276-78. Ieee xplore. Веб - 2 марта 2015 года.
- ^ Кимура, Муцуми; Иноуэ, Сатоши; Shimoda, Tatsuya; Там, Саймон В.-Б.; Луи, базилик; Миглиорато, Пьеро; Nozawa, Ryoichi (2002-03-15). «Извлечение состояний ловушек в лазерно-кристаллизованных поликристаллических тонкопленочных транзисторах и анализе деградации путем самого нагревания» . Журнал прикладной физики . 91 (6): 3855–3858. doi : 10.1063/1.1446238 . ISSN 0021-8979 .
- ^ Луи, базилик; Там, SW-B.; Migliorato, P.; Shimoda, T. (2001-06-01). «Метод определения объема и плотности интерфейса состояний в тонкопленочных транзисторах» . Журнал прикладной физики . 89 (11): 6453–6458. doi : 10.1063/1.1361244 . ISSN 0021-8979 .
- ^ Кимура, Муцуми; Иноуэ, Сатоши; Shimoda, Tatsuya; Луи, базилик; Французский, Уильям; Камохара, Итару; Migliorato, Piero (2001). «Разработка моделей TFT Poly-Si для моделирования устройств: модель ловушек в плоскости и модель термионного излучения» . SID Conference Record Международной исследовательской конференции (на японском языке): 423–426. ISSN 1083-1312 .
- ^ Учикога, Шуичи. «Низкотемпературный поликристаллический кремниевый тонкопленочный транзисторный технологии для дисплеев с системным стеклом». MRS Bulletin (2002): 881-86. Google Scholar. Миссис Бюллетена. Веб - 2 марта 2015 года.
- ^ Banger, KK, Y. Yamashita, K. Mori, RL Peterson, T. Leedham, J. Rickard и H. Sirringhaus. «Низкотемпературные, высокоэффективные растворы, обработанные раствором, тонкопленочные транзисторы металлов, образованные в процессе« Sol-gel на чипе ». Природные материалы (2010): 45–50. Природные материалы. Веб - 2 марта 2015 года.
- ^ Jump up to: а беременный Tai, Y.-H., B.-T. Чен, Ю.-П. Kuo, C.-C. Цай, К.-Ю. Чианг, Ю.-Дж. Вей и Х.-С. Ченг. «Новая пиксельная цепь для управления органическим светодиодом с низкотемпературными поликристаллическими кремниевыми тонкопленочными транзисторами». Журнал Display Technology 01.01 (2015): 100-104. Ieee xplore. Веб - 2 марта 2015 года.
- ^ Мертенс, Рон (2019-02-10). «Технология LTPO BackPlane - введение и новости» . OLED Информация . Получено 2023-02-24 .
- ^ Мур-Кольер, Роланд (2021-04-02). «Что такое LTPO? Как отображает этот технологический телефон» . Гид Тома . Получено 2023-02-24 .
- ^ «Tech Samsung Display LTPO называется Hop» . Elec, Korea Electronics Industry Media . 2020-06-16 . Получено 2023-02-24 .