Оксидный тонкопленочный транзистор
Оксидный тонкопленочный транзистор ( оксид TFT ) или металлооксидный тонкопленочный транзистор — это тип тонкопленочного транзистора , в котором полупроводником является соединение оксида металла . Оксидный TFT отличается от металлооксидного полевого транзистора ( MOSFET ), где слово «оксид» относится к диэлектрику изолирующего затвора (обычно диоксиду кремния ). В оксидном TFT слово «оксид» относится к полупроводнику. Оксидные TFT применяются в качестве усилителей для подачи тока на эмиттеры объединительных плат дисплея.
История
[ редактировать ]О первом транзисторе, использующем оксид металла в качестве полупроводника, сообщили в 1964 году Класенс и Кольманс из Philips Research Laboratories. [1] Однако в течение нескольких десятилетий после этого оксидные TFT редко рассматривались снова. Лишь в начале 2000-х годов Хидео Хосоно , изучавший прозрачные проводящие оксиды , [2] обнаружил, что оксисульфиды [3] и оксид индия, галлия, цинка [4] [5] могут использоваться в качестве полупроводников в TFT. Вскоре после этого Джон Вейгер из Университета штата Орегон используется бинарный оксид оксида цинка . сообщил об оксидных TFT, в которых в качестве полупроводника [6]
Характеристики
[ редактировать ]Оксиды обладают рядом свойств, которые делают их более предпочтительными по сравнению с гидрогенизированным аморфным кремнием (a-Si:H), который был распространенной технологией TFT в начале 2000-х годов. [7] Во-первых, подвижность электронов примерно в 100 раз выше в оксидных TFT. [8] Поскольку ток исток-сток в транзисторах линейно пропорционален подвижности электронов, [9] то же касается и усиливающих свойств. В результате можно использовать транзисторы меньшего размера для обеспечения того же тока. Для дисплея это означает, что возможно более высокое разрешение и скорость переключения.
a-Si:H также страдает от проблем с экологической стабильностью, таких как эффект Штеблера-Вронского . [10] Поскольку оксиды уже окислены, они, как правило, более устойчивы к окружающей среде, однако они испытывают явление, называемое стрессом отрицательного смещения освещения (NBIS), когда пороговое напряжение изменяется при постоянном освещении. [11]
В большинстве оксидных TFT n-типа (переносящих электроны) используются полупроводники с широкой запрещенной зоной ; обычно больше 3 эВ . По этой причине они привлекательны для использования в полностью прозрачной электронике. Их широкая запрещенная зона также означает, что они имеют низкий ток отключения и, следовательно, высокий коэффициент включения/выключения; желательное свойство для четко определенных состояний включения и выключения.
Одним из существенных недостатков оксидных TFT является то, что существует очень мало p-типа ( с переносом дырок ). металлооксидных полупроводников [12] Хотя это не является серьезной проблемой при обеспечении усиления эмиттеров, это означает, что оксидные полупроводники менее подходят для дополнительной логики и, следовательно, для обработки информации .
Рост
[ редактировать ]Полупроводники из оксидов металлов обычно наносятся с помощью распыления — метода выращивания в вакууме, в результате которого образуется аморфный или поликристаллический слой. Оксиды также можно осаждать из раствора, например, путем центрифугирования или распыления. [13]
Коммерческое использование
[ редактировать ]Несколько компаний использовали оксидные TFT в качестве платформы для драйверов дисплеев. В частности, Sharp в 2012 году [14] и Apple в 2013 году. [15]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Класенс, штат Ха; Коулманс, Х. (1 сентября 1964 г.). «Полевой транзистор на основе оксида олова» . Твердотельная электроника . 7 (9): 701–702. Бибкод : 1964SSEle...7..701K . дои : 10.1016/0038-1101(64)90057-7 . ISSN 0038-1101 .
- ^ Хосоно, Хидео; Ясукава, Масахиро; Кавазоэ, Хироши (1 августа 1996 г.). «Новые оксидно-аморфные полупроводники: прозрачные проводящие аморфные оксиды» . Журнал некристаллических твердых тел . 203 : 334–344. Бибкод : 1996JNCS..203..334H . дои : 10.1016/0022-3093(96)00367-5 . ISSN 0022-3093 .
- ^ Уэда, К.; Иноуэ, С.; Хиросе, С.; Кавазо, Х.; Хосоно, Х. (16 октября 2000 г.). «Прозрачный полупроводник p-типа: слоистый оксисульфид LaCuOS» . Письма по прикладной физике . 77 (17): 2701–2703. Бибкод : 2000АпФЛ..77.2701У . дои : 10.1063/1.1319507 . ISSN 0003-6951 .
- ^ Номура, Кенджи; Охта, Хиромичи; Уэда, Казусигэ; Камия, Тошио; Хирано, Масахиро; Хосоно, Хидео (23 мая 2003 г.). «Тонкопленочный транзистор, изготовленный из монокристаллического прозрачного оксидного полупроводника» . Наука . 300 (5623): 1269–1272. Бибкод : 2003Sci...300.1269N . дои : 10.1126/science.1083212 . ISSN 0036-8075 . ПМИД 12764192 . S2CID 20791905 .
- ^ Хосоно, Хидео (июль 2018 г.). «Как мы делали транзистор ИГЗО» . Природная электроника . 1 (7): 428. дои : 10.1038/s41928-018-0106-0 . ISSN 2520-1131 .
- ^ Хоффман, РЛ; Норрис, Би Джей; Вейгер, Дж. Ф. (28 января 2003 г.). «Прозрачные тонкопленочные транзисторы на основе ZnO» . Письма по прикладной физике . 82 (5): 733–735. Бибкод : 2003ApPhL..82..733H . дои : 10.1063/1.1542677 . ISSN 0003-6951 .
- ^ Браттон, SD (2013). Введение в тонкопленочные транзисторы: физика и технология тонкопленочных транзисторов . Международное издательство Спрингер. ISBN 978-3-319-00001-5 .
- ^ Камия, Тошио; Номура, Кенджи; Хосоно, Хидео (01 февраля 2010 г.). «Современное состояние аморфных тонкопленочных транзисторов In – Ga – Zn – O» . Наука и технология перспективных материалов . 11 (4): 044305. doi : 10.1088/1468-6996/11/4/044305 . ISSN 1468-6996 . ПМК 5090337 . ПМИД 27877346 .
- ^ Сзе, С.М.; Нг, Квок К. (10 апреля 2006 г.). Физика полупроводниковых приборов . дои : 10.1002/0470068329 . ISBN 9780470068328 .
- ^ Стейблер, Д.Л.; Вронский, ЧР (15 августа 1977 г.). «Обратимые изменения проводимости в аморфном Si, полученном разрядом» . Письма по прикладной физике . 31 (4): 292–294. Бибкод : 1977АпФЛ..31..292С . дои : 10.1063/1.89674 . ISSN 0003-6951 .
- ^ Номура, Кенджи; Камия, Тошио; Хосоно, Хидео (2010). «Интерфейс и объемные эффекты смещения - нестабильность освещения в аморфных тонкопленочных транзисторах In-Ga-Zn-O» . Журнал Общества отображения информации . 18 (10): 789–795. дои : 10.1889/JSID18.10.789 . ISSN 1938-3657 . S2CID 62712554 .
- ^ Ван, Чжэньвэй; Наяк, Прадипта К.; Каравео-Фрескас, Хесус А.; Альшариф, Хусам Н. (2016). «Последние разработки в области оксидных полупроводниковых материалов и устройств p-типа» . Продвинутые материалы . 28 (20): 3831–3892. дои : 10.1002/adma.201503080 . hdl : 10754/600277 . ISSN 1521-4095 . ПМИД 26879813 . S2CID 205263052 .
- ^ Томас, Стюарт Р.; Паттанасаттаявонг, Пичая; Антопулос, Томас Д. (22 июля 2013 г.). «Металоксидные полупроводники, обрабатываемые в растворе, для применения в тонкопленочных транзисторах» . Обзоры химического общества . 42 (16): 6910–6923. дои : 10.1039/C3CS35402D . ISSN 1460-4744 . ПМИД 23770615 .
- ^ «Sharp начинает производство ЖК-дисплеев на базе оксидных TFT (IGZO) | OLED-Info» . www.oled-info.com . Проверено 27 августа 2021 г.
- ^ «Технология отображения IGZO наконец-то выходит на массовый рынок: iPad Air теперь, скоро настольный дисплей с высоким разрешением — ExtremeTech» . www.extremetech.com . Проверено 27 августа 2021 г.