薄膜晶体管
半导体器件物理--薄膜晶体管(TFT) ppt课件
BTS(bias temperature stress)：VG=VD=30 V, T=55 oC;
应力作用产生缺陷态，引起C-V曲线漂移. 16 ppt课件
6. p-Si TFF的改性技术 （1）非晶硅薄膜晶化技术-----更低的温度、更大的晶粒, 进一步提高载流子迁移率. （2）除氢技术----改善稳定性. （3）采用高k栅介质----降低阈值电压和工作电压. （4）基于玻璃或塑料基底的低温工艺技术(<350 oC).
对于恒定的VDS,VGS越大,则
沟道中的可动载流子就越多,
沟道电阻就越小,ID就越大.
即栅电压控制漏电流.
对于恒定的VGS,当VDS增大时，沟道厚度从源极到漏极逐渐变 薄, 引起沟道电阻增加,导致IDS增加变缓.当VDS＞VDsat时,漏极 被夹断,而后VDS增大，IDS达到饱和.
8 ppt课件
TFT的工作原理
低载流子 迁移率
稳定性和 可靠性
TFT发展过程中遭遇 的关键技术问题？
低成本、大面 积沉膜
低温高性能半 导体薄膜技术
挑战：在玻璃或塑料基底上生长出单晶半导体薄膜！
5 ppt课件
TFT的种类
按采用半导体材料不同分为： 硅基:非晶Si-TFT,多晶硅-TFT
无机TFT 化合物:CdS-TFT,CdSe-TFT 氧化物:ZnO-TFT
V
th)V
d
1 2
V
2 d
]
(V d V g V th) …….（3）
当Vd<<Vg时,(3)式简化为I d
W L
Ci (V g V th)V d
在饱和区(Vd>Vg-Vth),将Vd＝Vg-Vth代入(3)式可得：
薄膜晶体管
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。
TFTCell制程原理
TFTCell制程原理引言TFTCell（薄膜晶体管电池）是一种非常重要的电子组件，广泛应用于液晶显示器（LCD）和有机发光二极管（OLED）等显示技术中。
本文将介绍TFTCell的制程原理，包括其结构、制造过程以及工作原理。
结构TFTCell的基本结构由三个主要元件组成：薄膜晶体管、电容和像素电极。
薄膜晶体管是TFTCell的核心部件，它负责控制电流流过电容和像素电极，从而达到控制像素点的亮度和颜色的目的。
电容存储电荷，而像素电极是通过对电容上的电荷进行驱动来控制每个像素点的亮度。
制造过程TFTCell的制造是一个复杂的过程，涉及到多个步骤。
下面将介绍TFTCell的制造过程的主要步骤。
1. 基板制备TFTCell的制造通常以玻璃作为基板，因为玻璃具有良好的透明性和平整度。
制造过程的第一步是在玻璃基板上涂覆一层透明导电薄膜，通常使用氧化锌（ZnO）或二氧化锡（SnO2）等材料的薄膜来实现。
2. 薄膜晶体管的形成在涂覆导电薄膜的基板上，通过光刻和蒸发等技术，制造薄膜晶体管。
薄膜晶体管通常由一层绝缘层、一层半导体层和一层金属电极组成。
绝缘层用于隔离半导体层和金属电极，确保电流只流过晶体管的通道部分。
3. 像素电极的制造在薄膜晶体管的制造完成后，需要制备像素电极。
像素电极通常是由透明导电材料制成的，例如氧化铟锡（ITO）等，可以通过光刻和蒸发等工艺在晶体管上制造出一个个微小的像素电极。
4. 电容的形成在像素电极的制造完成后，需要在像素电极和薄膜晶体管之间形成一个电容。
电容是由两个金属层之间的绝缘层组成，通过光刻和蒸发等工艺在晶体管上制造出。
工作原理TFTCell的工作原理是基于薄膜晶体管的开关特性。
当TFTCell中的薄膜晶体管通电时，电流流过绝缘层到达半导体层，通过控制垂直方向的电场的强度，可以调节半导体层的导电特性。
当半导体层导电时，电流可以流过像素电极和电容，从而改变像素点的亮度和颜色。
TFTCell的工作原理可以通过外部电源和信号控制电流的开闭，从而实现TFTCell的快速响应和高精度的亮度调节。
薄膜晶体管结构和原理
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。
有机薄膜场效应晶体管
有机薄膜场效应晶体管
有机薄膜场效应晶体管（以下简称有机薄膜晶体管）作为一种新型
的晶体管，具有很多优异的性能和应用前景。
下面是有机薄膜晶体管
的相关信息和特点：
一、概述
有机薄膜晶体管采用有机材料作为载流子传输材料，其特点是具有低
成本、低功耗、柔性、透明等优点，可用于柔性可穿戴电子产品、医
疗设备、光伏等领域。
二、结构
有机薄膜晶体管一般由底部基底材料、介电层、有机半导体材料、金
属电极四部分构成。
其中有机半导体材料是电荷传输的重要组成部分，通过控制有机半导体材料的性质可实现晶体管的各种特性。
三、工作原理
有机薄膜晶体管的电荷传输是基于金属电极和有机半导体材料间的界
面现象完成的。
当外加电压到达某个阈值后，有机半导体材料内部的
电荷会被极化，并形成一个电场，此时电流开始从源极到漏极，从而
实现了晶体管的开关功能。
四、特点
有机薄膜晶体管具有很多优异的特点，以下列举几点：
1.制作简单，成本低廉；
2.柔性好，可应用到柔性电子产品中；
3.低功耗；
4.透明度高，可用于透明电子产品等领域；
5.具有良好的稳定性，寿命长。
五、应用场景
有机薄膜晶体管具有多样化的应用场景，如：
1.医疗设备中的传感器、监测器、健康手环等；
2.智能手表、穿戴设备等；
3.显示器、光伏等领域。
六、发展趋势
随着柔性电子产品的发展和在生物医学等领域的应用，有机薄膜晶体管将会迎来更广泛的应用。
同时，在电荷传递效率、稳定性、寿命等方面还需要进一步改进，才能更好地发挥其优异的性能。
薄膜晶体管(TFT)基础知识
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。
tft器件的4种结构
tft器件的4种结构
TFT（薄膜晶体管）器件的常见结构包括：
1. a-Si TFT（非晶硅薄膜晶体管）：这种结构使用非晶硅材料作为半导体层，可在玻璃或塑料基板上制造。
它具有较低的生产成本和较好的稳定性，但响应速度较慢。
2. LTPS TFT（低温多晶硅薄膜晶体管）：这种结构使用低温多晶硅材料作为半导体层，通过高温退火使其结晶化。
LTPS TFT具有较高的电子迁移率，可以实现更快的响应速度和较高的分辨率。
3. IGZO TFT（铟镓锌氧薄膜晶体管）：这种结构使用铟镓锌氧化物（IGZO）作为半导体材料，具有高电子迁移率和较好的电学性能。
IGZO TFT可以实现更高的分辨率、更快的响应速度和较低的功耗。
4. Oxide TFT（氧化物薄膜晶体管）：这种结构使用氧化物材料（如氧化铟锡）作为半导体层，具有较高的电子迁移率和较好的稳定性。
Oxide TFT可以实现高分辨率、高刷新率和低功耗的显示效果。
薄膜晶体管
薄膜晶体管目录简介发展历史现状原理发展前景图书信息简介薄膜晶体管 (英文名称为Thin-film transistor，简称TFT)是场效应晶体管的种类之一，大略的整理方式是在基板上沉积各种不同的薄膜，如半导体主动层、介电层和金属电极层。
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.发展历史及现状人类对TFT的研究工作已经有很长的历史. 早在1925年,Julius Edger Lilienfeld首次提出结型场效应晶体管(FET)的基本定律,开辟了对固态放大器的研究.1933年,Lilienfeld 又将绝缘栅结构引进场效应晶体管(后来被称为 MISFET).1962 年,Weimer用多晶CaS薄膜做成TFT;随后,又涌现了用CdSe,InSb,Ge等半导体材料做成的TFT器件.二十世纪六十年代,基于低费用,大阵列显示的实际需求,TFT的研究广为兴起.1973年,Brody等人136光子技术2006年9月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年后来许多实验室都进行了将 AMLCD LeComber,Spear和Ghaith 用a-Si:H做有源层,做成TFT 器件.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等人首次用聚噻吩为半导体材料制备了有机薄膜晶体管(OTFT),OTFT技术从此开始得到发展.九十年代,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,OTFT被认为将来极可能应用在LCD,OLED的驱动中.近年来,OTFT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整理了一块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.1998 年,无定型金属氧化物锆酸钡作为并五苯有机薄膜晶体管的栅绝IBM 公司用一种新型的具有更高的介电常数缘层,使该器件的驱动电压降低了4V,迁移率达到0.38cm2V-1s-1.1999年,Bell实验室的Katz和他的研究小组制得了在室温下空气中能稳定存在的噻吩薄膜,并使器件的迁移率达到0.1cm2V-1s-1.Bell实验室用并五苯单晶制得这向有机集成了一种双极型有机薄膜晶体管, 该器件对电子和空穴的迁移率分别达到2.7cm2V-1s-1和1.7cm2V-1s-1,电路的实际应用迈出了重要的一步.最近几年,随着透明氧化物研究的深入,以ZnO,ZIO等半导体材料作为活性层整理薄膜晶体管,因性能改进显着也吸引了越来越多的兴趣.器件制备工艺很广泛,比如:MBE,CVD,PLD等,均有研究.ZnO-TFT 技术也取得了突破性进展.2003 年,Nomura等人使用单晶 InGaO3(ZnO)5获得了迁移率为80 cm2V-1s-1的TFT器件.美国杜邦公司采用真空蒸镀和掩膜挡板技术在聚酰亚铵柔性衬底上开发了ZnO-TFT,这是在聚酰亚铵柔性衬底上首次研制成功了高迁移率的ZnO-TFT,这预示着在氧化物TFT子迁移率为50cm2V-1s-1.2006 年,Cheng领域新竞争的开始.2005年,ChiangHQ等人利用ZIO作为活性层制得开关比10薄膜晶体管.HC等人利用CBD方法制得开关比为105,迁移率为0.248cm2V-1s-1的TFT,这也显示出实际应用的可能.[1]原理薄膜晶体管是一种绝缘栅场效应晶体管.它的工作状态可以利用 Weimer表征的单晶硅MOSFET工作原理来描述.以n沟MOSFE为例. 当栅极施以正电压时,栅压在栅绝缘层中产生电场,电力线由栅电极指向半导体表面,并在表面处产生感应电荷.随着栅电压增加,半导体表面将由耗尽层转变为电子积累层,形成反型层.当达到强反型时(即达到开启电压时),源,漏间加上电压就会有载流子通过沟道.当源漏电压很小时,导电沟道近似为一恒定电阻,漏电流随源漏电压增加而线性增大.当源漏电压很大时,它会对栅电压产生影响,使得栅绝缘层中电场由源端到漏端逐渐减弱,半导体表面反型层中电子由源端到漏端逐渐减小,沟道电阻随着源漏电压增大而增加.漏电流增加变得缓慢,对应线性区向饱和区过渡.当源漏电压增到一定程度,漏端反型层厚度减为零,电压在增加,器件进入饱和区.在实际LCD生产中,主要利用a-Si:H TFT的开态(大于开启电压)对像素电容快速充电,利用关态来保持像素电容的电压,从而实现快速响应和良好存储的统一.发展前景未来TFT技术将会以高密度,高分辨率,节能化,轻便化,集成化为发展主流,从本文论述的薄膜晶体管发展历史以及对典型 TFT 器件性能分析来看,虽然新型OTFT,ZnO-TFT的研究已经揭示出优良的特性,甚至有的已经开始使用化,但实现大规模的商业化以及进一步降低成本等方面,还需要很多努力.因此在很长一段时间内将会与硅基材料器件并存.我国大陆的显示技术处于刚开始阶段,对新型TFT器件的研发以及显示技术的应用带来了重大的机遇和挑战.相信在不久的将来,OTFT和ZnO-TFT等新型器件为基础的产品会推动下一代光电子学的突飞猛进.图书信息书名：薄膜晶体管出版社: 电子工业出版社; 第1版 (2008年3月1日)平装: 450页正文语种: 简体中文开本: 16商品尺寸: 23.4 x 18.2 x 2.4 cm品牌: 电子工业出版社发行部TFT是如何工作的?TFT也就是薄膜晶体管，是用来主动控制每一个像素光通过量的元件。
薄膜晶体管原理与应用
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。
薄膜晶体管工作原理
薄膜晶体管工作原理
薄膜晶体管是一种基于薄膜技术制造的晶体管器件。
其工作原理是利用半导体材料的特性来控制电流的流动。
薄膜晶体管由四个主要部分组成：源极（Source）、栅极（Gate）、漏极（Drain）和绝缘层（Insulator）。
源极和漏极之间通过绝缘层进行隔离，而栅极则位于绝缘层上。
当外加正向电压施加在栅极上时，绝缘层下形成了一个电子薄膜，并且在绝缘层与栅极之间形成了一个电子导向区域。
这个区域中的自由电子受到栅极电场的作用而被吸引向绝缘层下的电子薄膜。
在绝缘层下的电子薄膜中，电子可以流动。
当源极和漏极之间施加一定的电压时，电子就会从源极流向漏极。
同时，栅极的电场控制了电子的流动速度和流动方向。
通过控制栅极电压的大小和极性，薄膜晶体管可以调控电流的大小和流动方向。
这使得薄膜晶体管能够被用作开关或放大器等电子器件的基础。
总的来说，薄膜晶体管的工作原理是通过控制栅极电压来控制电流的流动，实现对电子器件的控制和调节。
这种工作原理使得薄膜晶体管成为现代电子技术中不可或缺的重要组成部分。
薄膜晶体管的作用
薄膜晶体管的作用嘿，朋友们！今天咱就来唠唠薄膜晶体管这玩意儿的作用。
你说这薄膜晶体管啊，就像是一个神奇的小管家。
它呀，在各种电子设备里可有着举足轻重的地位呢！想想看，我们每天用的手机、电脑、电视等等这些电子产品，要是没有薄膜晶体管，那会变成啥样？那画面简直不敢想象！它就好比是乐队里的指挥家，能让各个部件协调有序地工作。
比如说手机屏幕吧，薄膜晶体管能精确地控制每一个像素点的亮暗，这样我们才能看到清晰、鲜艳的图像。
这就好像是一个超级细腻的画家，一笔一笔地勾勒出美丽的画面。
要是没有它，那屏幕不就成了模糊不清的大花脸啦？再看看电脑显示器，薄膜晶体管能让我们快速地看到各种信息，无论是玩游戏还是工作，都能给我们带来流畅的体验。
这就如同是一个跑步健将，快速地传递着信息，让我们不会有卡顿的烦恼。
而且啊，薄膜晶体管还特别“勤劳”呢！它一直在默默地工作，从不喊累。
它的存在让我们的电子世界变得丰富多彩，充满了乐趣。
你看，我们在手机上玩游戏玩得不亦乐乎，这可多亏了薄膜晶体管啊！它让游戏画面那么生动，操作那么灵敏。
要是没有它，那游戏还能好玩吗？我们在电视上看精彩的电影、电视剧，也是因为有了它，才能有那么好的视觉享受。
它不就像一个默默奉献的幕后英雄吗？虽然我们平时可能不会特别注意到它，但它却一直在为我们的电子生活保驾护航。
薄膜晶体管的作用真的是太大啦！它让我们的生活变得更加便捷、有趣。
我们能随时随地和朋友联系，能在网上学习知识，能享受各种娱乐活动，这可都离不开它呀！所以说啊，可别小看了这个小小的薄膜晶体管，它可是有着大大的能量呢！它就像一颗不起眼的小星星，却在电子的天空中闪闪发光，照亮了我们的生活。
朋友们，你们说薄膜晶体管是不是很厉害呀？。
薄膜晶体管的工作条件
薄膜晶体管的工作条件
薄膜晶体管（TFT）是一种用于控制液晶显示器中每个像素的电
子元件。
它的工作条件包括以下几个方面：
1. 电压条件，薄膜晶体管需要在一定的电压范围内工作。
通常，TFT需要在特定的门极电压和源极电压下才能正常工作。
这些电压
通常由显示器控制电路提供。
2. 温度条件，TFT的工作温度范围也是非常重要的。
过高或过
低的温度都可能影响其性能和稳定性。
因此，TFT通常需要在一定
的温度范围内工作，以确保其正常运行。
3. 光照条件，对于某些特定的应用，TFT的工作条件可能还会
受到光照强度和光照条件的影响。
例如，在户外使用的显示器，TFT
需要能够在强光下正常工作。
4. 电流条件，TFT需要在一定的电流条件下工作，以确保其稳
定的工作状态和响应速度。
这通常涉及到TFT的驱动电路设计和优化。
总的来说，薄膜晶体管的工作条件涉及电压、温度、光照和电流等多个方面，这些条件需要在设计和应用中得到合理的考虑和控制，以确保TFT能够正常、稳定地工作。
薄膜晶体管分类
薄膜晶体管分类
1. 哇塞，你们知道吗，薄膜晶体管有好多不同类型呢！就像不同口味的糖果，各有各的特色。
比如非晶硅薄膜晶体管，在电子设备的世界里可有着广泛的应用哟！
2. 嘿！薄膜晶体管分类里的低温多晶硅薄膜晶体管，那可是相当厉害的角色呀！就如同一位技艺精湛的大师，能创造出令人惊叹的作品，像我们熟悉的一些高清显示屏可就有它的功劳呢！
3. 哎呀呀，氧化物薄膜晶体管也不能小瞧啊！它宛如一个潜力无限的新星，正在迅速崛起呢，在很多智能产品中都在展现它的非凡能力呀！
4. 想想看，还有有机薄膜晶体管呢！它就好像一股清新的风，给薄膜晶体管的世界带来了不一样的活力，一些新型电子产品里就有它的身影哦！
5. 哇哦，金属氧化物薄膜晶体管可是相当牛气的呀！这就好比一位勇往直前的勇士，在科技的战场上冲锋陷阵，为我们的电子生活增添光彩呢！
6. 嘿呀，碳纳米管薄膜晶体管呢，那可是如同稀世珍宝一样的存在呀！是不是很难想象它有多特别呢？在未来的科技发展中它肯定会大放异彩哟！
7. 哟呵，纳米晶硅薄膜晶体管也是很厉害的啦！它就像一个默默努力的小伙伴，不声不响但作用巨大，好多地方都离不开它哟！
8. 看，还有量子点薄膜晶体管呢！它简直就是科技世界里的神秘魔法，给我们带来无尽的惊喜和可能，未来会有怎样神奇的表现呢，真让人期待呀！
我的观点结论：薄膜晶体管的这些分类都各有千秋，它们共同推动着科技的进步和发展，让我们的生活变得更加丰富多彩！。
薄膜晶体管
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。
有机薄膜晶体管
有机薄膜晶体管
有机薄膜晶体管（Organic Thin-Film Transistor，简称OTFT）是一种半导体元件，它以有机聚合物作为介质，以栅极和源极之间的有机材料形成可控断面，并利用这种断面来调整晶体管的开关特性。
它以有机材料代替传统的氮化物或硅基晶体管，可用于生产低成本、薄膜、高性能的集成电路。
有机薄膜晶体管也可以用于制造太阳能电池、显示屏和柔性集成电路等应用。
有机薄膜晶体管在微电子领域中非常重要，因为它可以替换传统的氮化物或硅基晶体管，并能够节省大量成本。
此外，有机薄膜晶体管具有良好的耐压特性，几乎不会受到环境的影响，例如湿度、温度等，并且具有较高的可靠性。
有机薄膜晶体管的结构比传统的氮化物或硅基晶体管更加精细，它的厚度只有几纳米，可以通过液相成膜技术来制造。
它的三个部分分别是栅极、源极和漏极，栅极和源极之间形成一个可控断面，调整这个断面可以改变晶体管的开关特性。
由于有机薄膜晶体管的尺寸小，可以制造出更小的集成电路。
此外，有机薄膜晶体管还具有良好的传输特性，它的电流传输率高，可以达到10^5A/cm2，而且具有良好的热稳
定性，可以在高温环境下工作。
它的开关特性也很好，可以在比传统晶体管更低的电压下实现开关功能。
有机薄膜晶体管具有许多优势，因此在微电子行业中被广泛应用。
它可以用于制造太阳能电池、显示屏和柔性集成电路等应用，也可以用于汽车电子、医疗设备和智能手机等应用。
总之，有机薄膜晶体管是一种非常有用的半导体元件，它可以用于制造低成本、薄膜、高性能的集成电路，并能够满足多种应用的需求。
有机薄膜晶体管的优势
有机薄膜晶体管的优势有机薄膜晶体管（Organic Thin Film Transistor，简称OTFT）是一种利用有机材料构建的薄膜晶体管结构。
相比传统的硅基薄膜晶体管，有机薄膜晶体管具有许多独特的优势。
有机薄膜晶体管具有低成本的优势。
由于有机材料相对于硅材料更容易制备和加工，所以生产有机薄膜晶体管的成本较低。
此外，有机材料通常是可溶的，可以通过印刷技术等低成本的制造方法来制备大面积的有机薄膜晶体管，从而进一步降低成本。
有机薄膜晶体管具有柔性和可弯曲的特点。
由于有机材料具有高度的柔韧性和可塑性，因此制备的有机薄膜晶体管可以在弯曲的表面上工作，甚至可以制备成可折叠的设备。
这为柔性显示器、电子纸等新型设备的发展提供了可能。
有机薄膜晶体管还具有低电压驱动的优势。
与硅基薄膜晶体管相比，有机薄膜晶体管的工作电压更低，通常只需要几伏的电压即可实现可靠的开关控制。
这意味着在同样功耗下，有机薄膜晶体管可以实现更低的电压驱动，从而节省能源并延长电池寿命。
有机薄膜晶体管还具有快速响应和高频率特性。
由于有机材料具有较高的载流子迁移率，所以有机薄膜晶体管可以实现较高的开关速度和频率响应。
这使得有机薄膜晶体管在显示器、光电传感器等领域具有广阔的应用前景。
有机材料还具有可调性和可多功能化的特点。
通过对有机分子结构的调整和功能化改造，可以实现有机薄膜晶体管的电学性能调控和多功能化设计。
这为有机薄膜晶体管在逻辑电路、存储器、传感器等应用中展示出更加丰富的功能提供了可能。
有机薄膜晶体管具有低成本、柔性可弯曲、低电压驱动、快速响应和高频率特性以及可调性和可多功能化等优势。
这些优势使得有机薄膜晶体管在可穿戴设备、柔性电子产品、医疗器械等领域具有广泛的应用前景。
随着有机材料的不断发展和研究，相信有机薄膜晶体管将在未来的科技领域发挥更加重要的作用。
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1、微电子技术应用
微电子技术被广泛应用于社会的各个行业
微电子技术与计算机技术相辅相成，推动了信息
技术的高速度发展
传统工业的行业改造和技术更新 使商业领域的传统账册产生了根本的变化 与其他技术的结合和渗透发展成新的技术
现代化的军事与国防也离不开微电子技术
深刻地、广泛地影响着人们的生活
大规模芯片生产已达到0.25微米工艺 ，0.06微米已应用于显示， 目前最窄：32纳米。 摩尔定律 ：集成度（容量）每1、2、1.5年（65、97年、媒体） 翻一番，而价格保持不变甚至下降。
7
大规模集成电路的集成度是微电子技术的重要标志； 单晶片的尺寸已经从原来的5英寸发展到了今天的8光致抗蚀剂 SiO2 P+
基区硼离子注入
N P基区
N+埋层
(f)基区制备
33
半导体集成电路工艺技术
双极集成电路工艺
光致抗蚀剂 SiO2… P+ N+埋层
(g)基区引线孔制备
34
半导体集成电路工艺技术
双极集成电路工艺
砷离子注入
发射区 基区 集电区 埋层
N+集电区
(h)发射区制备
4
微电子无处不在：
公共汽车IC卡、银行储蓄卡和信用卡、小区智
能卡、电子手表、语言贺卡和玩具、电子琴、手机、
洗衣机、电视机、电话机等等日常生活用品中都有 芯片（微电子）。
5
2、微电子技术发展及现状
1948年BELL实验室发明第一只晶体管——微电子技术 第一个里程碑；
1959年硅平面工艺的发展和集成电路的发明——微电 子技术第二个里程碑； 1971年微机的问世——微电子技术第三个里程碑。
P型衬底
P型
NPN晶体管
nMOS晶体管
27
N+、P+，重掺杂
举例子
半导体集成电路工艺技术
双极集成电路工艺
砷 注 入
SiO2
p-Si 衬底
SiO2
（a）埋层制备
28
半导体和半导体集成电路
双极集成电路工艺
N外延层
P衬底
N+ 埋层 (b) 外延层制备
29
半导体集成电路工艺技术
双极集成电路工艺
36
集成电路的设计和制作
设计和绘制电子线路图 集成电路的线路图转绘成芯片布局图 分解成与制造工艺对应的各个层次的布局图
数字化成“掩膜（Mask）”图纸
在半导体材料（例如硅晶片）上进行镀膜、光刻、酸洗、烧结 芯片测试、切割、分档
、引脚焊接、封装
37
四、集成电路走向系统芯片
SOC是从整个系统的角度出发，把处理机制、模型算法、 芯片结构、各层次电路直至器件的设计紧密结合起来，在单个 芯片上完成整个系统的功能 SOC与IC组成的系统相比，由于SOC能够综合并全盘考虑整 个系统的各种情况，可以在同样的工艺技术条件下实现更高性 能的系统指标
22
100个晶体管以下的集成电路称为小规模集成电路
100—1000个晶体管的集成电路称为中规模集成电路
1000个晶体管以上的集成电路称大规模集成电路 10万个晶体管以上的集成电路称超大规模集成电路
23
第一代（以厘米为尺度的电子管）电子管计算机
（1946-1957）
第二代（以毫米为尺度的半导体）晶体管计算机 （1959-1964） 第三代小规模集成电路计算机（1964-1970） 第四代大规模集成电路计算机（1970-）
N型半导体 、P型半导体
13
14
3、场效应管
场效应管与晶体管的区别 1. 晶体管是电流控制元件；场效应管是电压控制元件。 2. 晶体管参与导电的是电子—空穴，因此称其为双极型器件； 场效应管是电压控制元件，参与导电的只有一种载流子， 因此称其为单级型器件。 3. 晶体管的输入电阻较低，一般102~104； 场效应管的输入电阻高，可达109~1014 场效应管的分类 结型场效应管JFET
MOS型场效应管JFET
15
增强型MOS场效应管
N沟道增强型MOS场效应管结构
源极S →发射极E
栅极G→基极B 漏极D→集电极C
电极—金属 绝缘层—氧化物 基体—半导体 因此称之为MOS管
衬底B
16
Sect
耗尽型MOS场效应管
N沟道耗尽型MOS场效应管结构
耗尽型MOS管存在 原始导电沟道
光致抗蚀剂 钝化层 N外延层
N+
P
（c）隔离区窗口制备
30
半导体和半导体集成电路
双极集成电路工艺
沟道隔断区硼离子注入
N N+
N
P
(d) 氧化物隔离区制备(1)
31
半导体集成电路工艺技术
双极集成电路工艺
N P+ N+
N
SiO2 P+ 沟道隔断区
P
(e) 氧化物隔离区制备(2)
32
半导体集成电路工艺技术
微电子技术
张希清
光电子技术研究所
一、引言 二、晶圆 三、基本元件结构 四、集成电路 五、集成电路走向系统芯片 六、半导体材料的制备和表征
1
一、引 言
微电子： 微型的电子电路 微电子技术： 微型电子电路技术
半 导 体 基 片 上
把 由 若 干 个
晶体管
电阻
电容等
实现某种特定功能的电子线路， 器件组成 集中制造在一块小小的半导体 芯片上。
24
25
超大规模集成电路
Intel 386芯片 1.2微米、几十万个晶体管 P4 0.09微米、4200万个晶体管
26
半导体材料和半导体集成电路
集成电路中的基本元件结构
阳极 P 集电极 基极 发射极 N P N+ 源极 栅极 漏极 N+ 金属 N+
阴极 N
P型衬底 阱 PN结二极管
P型衬底
– 阴极(Cathode, K)：释放出电子流 – 屏极(Plate，P) ：吸引和收集阴极发射的电子 （集极） – 栅极(Gird, G)：控制电子流的流量
电子管的放大作用 直热式三极管灯丝（Filament）的制作材料
– 钨丝 – 钍钨合金 – 氧化硷土
10
11
12
2．晶体管
半导体是制造晶体管的基本材料 本征半导体、自由电子和空穴 共价电子与 p-n结 二极管和三极管极其工作原理
6
电子元器件和线路越来越小、细，集成度越来越高，芯 片运行的速度越来越高快。
人的头发 Intel 80386 Intel 80486 Intel Pentium Intel P II Intel P III 最近已经达到 目前集成电路制造商进军 100微米 1.20微米工艺 0.80微米工艺 0.60微米工艺 0.35微米工艺 0.25微米工艺 0.13微米 ≤0.1微米工艺 33MHz 100MHz 200MHz 500MHz 800MHz 2 GMHz
“集成电路”(Integrated Circuit，IC) 把由若干个晶体管、电阻、电容等器件组成的、 实现某种特定功能的电子线路，集中制造在一块 小小的半导体芯片上
集成度发展神速 1962：几个、 1965：近100个（IC ） 1967：100~1000个（中规模IC ） 1967-1973：1000—10000个（LSIC） 1978：达10万~100万个单元（VLSIC） 目前集成度已突破千万单元
2
一、引 言
微电子技术是信息社会生活和工作的基础。 信息化的关键是计算机和通讯机，其基础都是微电子技术。 微电子技术已经渗透到社会的各个领域，影响面极广，发 展微电子技术是当今高科技发展的关键问题。
微电子技术的核心是集成电路技术；集成电路的标志性产 品是CPU（即中央处理器）；
它广泛应用于人类社会的各个领域。如科技、经济、军事、 金融、文教乃至家庭生活。
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半导体集成电路工艺技术
集成电路工艺技术主要包括:
1、原始硅片工艺 硅单晶拉制到最终形成作为IC衬底和有源区的硅片的一整 套工艺技术。 2、掺杂工艺： 包括各种扩散掺杂和离子注入掺杂技术。 包括各种热生长技术和各种CVD技术。 3、微细图形加工工艺 ： 包括图形的复印和刻蚀转移两个方面。 4、介质薄膜工艺： 5、金属薄膜工艺：包括真空蒸发技术、溅射技术和CVD技术。
+++++++
17
Sect
结型场效应管
结型场效应管（JFET)结构
D N沟道结型场效应管 G P+ N
导电沟道
P+
S
18
4、薄膜晶体管 (TFT )
ATO= Al2O3/TiO2超晶格
19
Ga-doped ZnO
20
21
三、集成电路
3、向微米工艺的极限挑战
光刻技术
目前，由Intel为代表的多家公司正在开发“极 端紫外”光刻技术，用氙灯将波长降至0.01微米； IBM则致力于0.005微米波长的X射线光刻技术研究 工作。 8
二、基本元件结构
电子管
晶体管
场效应管（厚膜） 薄膜晶体管
9
1．电子管
电子管又称“真空管”（Vacuum Tube） 电子管拥有三个最基本的极
分 立 元 件
集成 电路 IC
系统芯片
System On A Chip
(简称SOC)
38
39