a-siTFT

• 在亚阈值后区，负的栅压使表面积累的电 子大部分耗尽，由于表面高的界面太密度， 在阻挡层界面有一个弱的反电子沟道存在， 栅压负方向增加，亚阈值电流减小，过渡 到截止区。泄露电流随栅压往负方向成指 数增加，主要是由场增强使深陷阱态中的 载流子发散造成的。
a-Si:H TFT阈值电压
• a-si:H TFT的电流-电压及电容-电压特性依 赖于带尾的局域态和带隙的缺陷局域态。 • 定义a-Si:H TFT的阈值电压为TFT开启时的 栅极电压，即半导体导带的起始受激电压， 用Vth表示。它包括存在功函数差和各种类 型电荷屏蔽的栅压Vto，和局域态屏蔽的那 部分栅压。
V =V +V +φ Q = −Q − Q − Q Q = C •V
GS fm s MS
GS m ss GS fm fm
loc
• 定义阈值电压Vth是在Qm=0，并且的Vs=0下推 导出的，则:
V
TH
=
Q Cቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
GS fm
+φ
MS
V =V
TH
+ηVDS T0
迁移率µ0 和θ的提取
u
eff
=
u 1 − θ (V −V
a-Si H TFT参数
• 沟道宽W、沟道长L、漏端交叠长△LD、第 一层和第二层绝缘层厚度T1和T2是器件的 几何参数，根据设计参数得到。第一层和 第二层绝缘层介电常数ε1和ε2。在I-V特性 中是从资料中查得，主要提取Vth、Vto、η、 µ0 、θ；电流电压的模型参数vmax、Jof、 VFP、rp、Sf、ra、γ、Isub0、Xn、rn、Sr、 VTR、Sr、Irsubo、VTR、g0、Deff
提取Vto、η、µ0 、θ
• 阂值电压Vth可以直接从电流电压特性的测试曲线 中提取出来，根据下式提取与局域态无关的阈值 电压Vto和η
• 从对器件的测试发现，局域态电荷面密度Qloc的 数值随Vds成比例增加，故获得经验公式:， Qloc=-Cmf·Vds•ŋ，式中ŋ是表示局域能级电荷 的静态反馈系数，是拟合参数，Cmf为绝缘层电 容。
亚阈值后区
I
subr DS
W V GS −V TR + = ⋅ I rsub0 ⋅ EXP( rnV DS) L Sr
截止区
I = W ⋅ ∆LD ⋅ JOF ⋅ EXP (
off DS
VGS VFP
+ rp ⋅VDS)
I
off DS
=I
subf DS
+ g0 ( VGS + Deff ⋅VDS )
亚阈值前区
I
subf DS
W = ⋅ Isub0 ⋅ EXP VGS +raVDS) ( L Sf +γVDS
γ是亚闲值前区的斜率受VDS影响的拟合参数。 ra 、Sf、γ，受制作工艺影响，Sf体现了前界面 的界面态密度和局域态的影响；ra体现了漏电压 对电子分布的影响程度;γ体现了漏电压对前界面 的界面态和局域态的分布的影响程度。 界面态 密度、深局域态密度决定着TFT亚阈值前区的特 性。
考虑光照机构到的漏电流因素后引入电导， Deff是TFT泄漏电流的漏极电流系数
• TFT 是一种由各种薄膜组合而成的电子器 件。各种薄膜的厚度、宽度、长度、薄膜 的组分、致密性、薄膜之间的相对位置和 界面决定了 TFT 的整体电学性能。TFT 器 件除了短路、断路等机械缺陷以外，器件 的各种参数偏离正常值都会导致TFT 性能 的改变。沟道长宽比，载流子迁移率，源 层和绝缘层的界面，欧姆接触，局域态， 沟道保护、能带尾宽度等都将影响薄膜晶 体管的特性。
非晶态半导体是无序系统，电子的本征波函 数.不是布洛赫函数，从而导致电子状态的 局域化。当无序程度低于临界值时，每个 能带中的状态将有部分是局域态，它们位 于带顶和带底附近，形成所谓带尾，而位 于能带中部的态是扩展态。局域态和扩展 态之间的边界称迁移率边。迁移率边的位 置依赖于无序程度，无序度达到某一临界 值时，带顶和带底的迁移率边相连，能带 中的全部状态将全部成为局域态。
0 GS
TH
)
2 DS
V W IDS= L ⋅ueff⋅Cfm⋅[(VGS−VTH)VDS− 2 ]
μ0为低电场表面迁移率，ueff考虑了 垂直电场调制的有效表面迁移率
载流子的最大漂移速度Vmxa的提取
v
max
=
I
sat DS m
W ⋅Q
(L)
Q
m
( L) = C fm (V
GS
−V TH −V Dsat)
a-Si:H TFT的电流-电压特性
线性区漏极电流
W V I DS = L ⋅ueff ⋅Cfm⋅[(V GS −VTH)V DS − 2 ]
2 DS
饱和区
vmax⋅L) v ⋅ L v ⋅ L ]⋅ − (VGS−VTH) +( u u ueff
2 2 max max eff eff
W = ⋅ueff ⋅Cfm⋅[ I DS L
• a-si:H TFT的电流-电压及电容-电压特性依 赖于带尾的局域态和带隙的缺陷局域态。 • 带隙中的局域态形成有两种可能,第一种是 非晶态硅中的断健，因为实际的非晶态硅 中存在一定的断键，又称悬键，第二种可 能性是无序效应。
• 在亚阈值前区，感应出的电子大部分被局 域态和绝缘层界面态所俘获，电流很小， 栅极的正压增加时，电流指数增加，当高 于Von时，过渡到饱和区。带尾导更接近费 米能级，导带中产生被栅极电压感应的受 激电子层，参与导电的电子增加，导带尾 态的态密度快速的指数增加。