非晶硅（a-Si）具有突出的性?xún)r(jià)比優(yōu)勢(shì)，可應(yīng)用在薄膜晶體管（Thin Film Transistor，TFT）中作為核心的有源層，廣泛應(yīng)用于顯示器、‌電子紙、柔性顯示和‌圖像傳感器等領(lǐng)域‌。

 

圖 非晶硅TFT結(jié)構(gòu)示意圖

 

當(dāng)前制備非晶硅（a-Si）的主要方法是PECVD法。與PECVD 制備的a-Si TFT相比，HoFCVD （亦稱(chēng)“Cat-CVD”）制備的a-Si TFT具有如下兩大優(yōu)勢(shì)：

采用PECVD法制備的a-Si的缺點(diǎn)是因過(guò)量的H導(dǎo)致a-Si不穩(wěn)定，長(zhǎng)時(shí)間使用后會(huì)出現(xiàn)新的懸掛鍵缺陷，這些缺陷會(huì)導(dǎo)致界定晶體管開(kāi)/關(guān)態(tài)之間切換的閾值電壓（Vt）偏移。HoFCVD有望實(shí)現(xiàn)器件級(jí)低H含量a-Si:H，使得a-Si的性能更穩(wěn)定。采用HoFCVD制備的TFT在更長(zhǎng)時(shí)間的柵極偏壓作用下，閾值電壓的不穩(wěn)定性(Vt)為0.3V左右，是PECVD的1/10。

HoFCVD a-Si TFT固有的高穩(wěn)定性，使其非常適合用來(lái)驅(qū)動(dòng)矩陣，特別是對(duì)于OLED顯示器。這是因?yàn)樵贠LED像素打開(kāi)期間，驅(qū)動(dòng)TFT一直處于持續(xù)的電荷累積狀態(tài)（柵壓持續(xù)施加），這意味著a-Si有源層處于非平衡態(tài)（亞穩(wěn)態(tài)）的時(shí)間比LCD面板中的情況要長(zhǎng)得多。因此，PECVD a-Si TFT容易發(fā)生嚴(yán)重的閾值電壓漂移，導(dǎo)致OLED亮度衰減和均勻性劣化。而HoFCVD制備的a-Si TFT，由于其更低的缺陷態(tài)密度和更優(yōu)良的界面，能顯著抑制這種漂移，從而提供OLED顯示所必需的、長(zhǎng)期穩(wěn)定的驅(qū)動(dòng)電流。

HoFCVD法制備的a-Si TFT器件的關(guān)態(tài)電流有數(shù)量級(jí)降低：HoFCVD可超低溫200℃以下制備高質(zhì)量a-Si。200℃以下，采用HoFCVD制備的a-Si TFT器件的最小關(guān)態(tài)電流明顯低于10^-14A，遠(yuǎn)低于PECVD的10^-12A水平。另外，PECVD 制備TFT器件過(guò)程中存在等離子損傷，利用等離子體沉積a-Si時(shí)在a-Si/SiNx界面附近的 SiNx中產(chǎn)生缺陷，此類(lèi)缺陷也可能會(huì)形成另一條導(dǎo)電通道從而使關(guān)態(tài)電流升高，TFT的性能就會(huì)下降。而通過(guò)使用HoFCVD 制備的a-Si，在保持開(kāi)態(tài)電流與PECVD TFT相同的情況下，其關(guān)態(tài)電流明顯也更低。

數(shù)據(jù)來(lái)源：Nishizaki等^[1]

圖2 HoFCVD a-Si TFT和PECVD a-Si TFT的漏極電流ID和柵極電壓VC的關(guān)系曲線

 

由于HoFCVD a-Si TFT的關(guān)態(tài)電流遠(yuǎn)小于 PECVD TFT 的關(guān)態(tài)電流，可以利用這一特征，在將HoFCVD a-Si TFT 的關(guān)態(tài)電流控制在與PECVD a-Si TFT 相當(dāng)?shù)幕A(chǔ)上，提高它的開(kāi)態(tài)電流，這樣可以將HoFCVD a-Si TFT 的驅(qū)動(dòng)電流提高到更高的水平，更好滿(mǎn)足顯示技術(shù)向大尺寸、高分辨率（如8K）發(fā)展。

 

參考文獻(xiàn)：

[1] Nishizaki, S., Ohdaira, K., and Matsumura, H. （2009） . Comparison of a- Si TFTs fabricated by Cat-CVD and PECVD methods. Thin Solid Films 517; 3581-3583.

 

 

 

 

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