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高清晰度液晶显示用薄膜晶体管的研制

李牧菊  
【摘要】: 本论文围绕高清晰度液晶显示用薄膜晶体管进行研究,通过材料制备工艺及器件结构的优化,实现适用于大容量、高品质液晶显示的寻址和驱动的薄膜晶体管的开发。 从非晶硅及多晶硅薄膜晶体管(简称a-Si/p-Si TFT)的基本薄膜材料a-Si:H及p-Si出发,在充分了解材料结构特点的基础上,深入分析了它们的导电机制及制约材料电学特性的主要因素。以此为指导,分别采用等离子增强化学气相淀积(简称PECVD)和低温激光退火的方法,优化制备了a-Si:H及p-Si薄膜材料,通过红外透射光谱(IR)、电子扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)及原子力显微镜(AFM)等检测手段对材料组分及结构进行了详细的分析和表征,获得了高品质的a-Si:H及p-Si薄膜。 对于TFT器件的设计,首先建立了a-Si TFT的电学模型,综合TFT器件及液晶像素对信号驱动和图像显示的要求,优化设计并成功制备了开关比大于6个数量级的a-Si TFT及3英寸视频显示样机。其次,针对目前液晶领域的开发热点,p-Si TFT技术,我们从制约p-Si TFT应用的关键问题,关态漏电流严重的问题出发,依据材料结构特点,建立了p-Si TFT关态漏电流的电学模型,阐明了漏电流的产生机理,并提出了相应的解决方案。在此基础上,优化设计了源漏轻掺杂(LDD)结构的p-Si器件,其关态漏电流相对简单结构的p-Si TFT要低至少3个数量级,从而实现了漏电流的抑制及高开关比p-Si TFT的设计。 此外,考虑大面积、高分辨率液晶显示器中因信号延迟而导致的图像失真问题,通过合理简化液晶矩阵的等效电路,对信号延迟现象进行丁分析模型的建立和参数的模拟,为显示器件的设计和制备提供了参考。在此基础上,开发了低阻铝合金及双层薄膜材料,通过掺杂或连续淀积的方式,获得了电阻率较低、热稳定性较强的Al-Cr、Al-Ta合金和Al-Mo双层薄膜。


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