Bóng Bán Dẫn Tầng Mỏng Dựa Trên Oxit: Đánh Giá Tiến Bộ Gần Đây
Tóm tắt
Điện tử trong suốt hiện nay là một trong những lĩnh vực tiên tiến nhất cho hàng loạt ứng dụng thiết bị. Các thành phần chính là các chất bán dẫn có băng tần rộng, nơi mà oxit từ nhiều nguồn gốc khác nhau đóng vai trò quan trọng, không chỉ là thành phần thụ động mà còn như thành phần chủ động, tương tự như đã thấy ở những chất bán dẫn thông thường như silicon. Điện tử trong suốt đã thu hút sự chú ý đặc biệt trong những năm gần đây và ngày nay đã được coi là một trong những công nghệ hứa hẹn nhất để dẫn đầu thế hệ tiếp theo của màn hình phẳng nhờ vào hiệu suất điện tử xuất sắc của nó. Trong bài báo này, tiến trình gần đây trong bóng bán dẫn tầng mỏng (TFT) dựa trên oxit loại n và p được xem xét lại, đặc biệt nhấn mạnh vào việc chế tạo bằng dung dịch và loại p, đồng thời tóm tắt các cột mốc chính đã đạt được với công nghệ mới nổi và rất hứa hẹn này. Sau phần giới thiệu ngắn gọn mà những ưu điểm chính của các chất bán dẫn này được trình bày cũng như kỳ vọng của nền công nghiệp, lịch sử đáng quý của bóng bán dẫn TFT được xem xét lại, bao gồm những mốc quan trọng trong 80 năm qua, kết thúc bằng việc đề cập đến một số bài báo đóng vai trò quan trọng trong việc định hình điện tử trong suốt. Tiếp theo, một cái nhìn tổng quát về TFT loại n tiên tiến được chế tạo bằng các phương pháp lắng đọng hơi vật lý được trình bày, và cuối cùng là một trong những công nghệ thú vị, hứa hẹn, và chi phí thấp nhưng mạnh mẽ nhất, đó là TFT dựa trên oxit chế tạo bằng dung dịch. Hơn nữa, một phân tích chi tiết hơn sẽ được thực hiện liên quan đến TFT loại p dựa trên oxit, chủ yếu tập trung vào hai ứng viên chất bán dẫn đầy hứa hẹn nhất: oxit đồng và oxit thiếc. Các dữ liệu mới nhất liên quan đến sản xuất các thiết bị bán dẫn oxit bổ sung (CMOS) dựa trên TFT loại n và p cũng sẽ được trình bày. Chủ đề cuối cùng của bài đánh giá này dành cho một số ứng dụng mới nổi, kết luận với những kết luận chính. Công việc liên quan được khởi nguồn tại CENIMAT|I3N trong sáu năm qua được bao gồm chi tiết hơn, đã dẫn đến việc chế tạo bóng bán dẫn oxit loại n và p hiệu suất cao cũng như chế tạo các thiết bị CMOS với và trên giấy.
Từ khóa
#oxit bán dẫn #bóng bán dẫn tầng mỏng #điện tử trong suốt #công nghệ dung dịch #CMOS #oxit đồng #oxit thiếc #ứng dụng mới nổiTài liệu tham khảo
DisplayBank 2011.
J. E.Lilienfield U.S. Patent1745175.1930.
J. E.Lilienfield U.S. Patent1877140.1932.
J. E.Lilienfield U.S. Patent1900018.1933.
O.Heil U.K. Patent439457.1935.
Tickle A. C., 1969, Thin‐Film Transistors ‐ A New Approach to Microelectronics
Weimer P. K., 1962, Proceedings of the Institute of Radio Engineers, 50, 1462
Weimer P. K., 1961, IRE‐AICE Device Res. Conf.
Wager J. F., 2008, Transparent Electronics
Fortunato E., 2004, NATO Advanced Research Workshop on Zinc Oxide as a Material for Micro‐ and Optoelectronic Applications
Park J. S., 2007, Appl. Phys. Lett., 90, 2106
V. Assuncao E. Fortunato A. Marques H. Aguas I. Ferreira M. E. V. Costa R. Martins 2002
Lee K. H., 2009, Appl. Phys. Lett., 95, 2106
Wallmark J. T., 1966, Field‐Effect Transistors
Kim M., 2007, Appl. Phys. Lett., 90, 2114
Yang E. S., 1988, Microelectronic Devices
Schroder D. K., 2006, Semiconductor Material and Device Characterization
B. D.Ahn H. S.Shin W. H.Jeong G. H.Kim H. J.Kim S. H.Choi M. K.Han 2009 Sid International Symposium Digest of Technical Papers Vol Xl Books I ‐ Iii2009 1170.
D. H.Cho S.Yang J.Shin M. K.Ryu W. S.Cheong C.Byun S. M.Yoon S. H. K.Park J. I.Lee C. S.Hwang H. Y.Chu 2008 Sid International Symposium Digest of Technical Papers Vol Xxxix Books I‐Iii2008 39 1243.
Cho Y. J., 2008, Electron. Commun., 40
H. H.Hsieh C. H.Wu C. C.Wu Y. H.Yeh H. L.Tyan C. M.Leu in2008 Sid International Symposium Digest of Technical Papers Vol Xxxix Books I‐Iii2008 1207.
Il Kim S., 2008, IEEE International Electron Devices Meeting 2008, Technical Digest., 73
J. K.Jeong J. H.Jeong J. H.Choi J. S.Im S. H.Kim H. W.Yang K. N.Kang K. S.Kim T. K.Ahn H. J.Chung M.Kim B. S.Gu J. S.Park Y. G.Mo H. D.Kim H. K.Chung in2008 Sid International Symposium Digest of Technical PapersVol.39 2008 1.
H. N.Lee J. W.Kyung S. K.Kang D. Y.Kim M. C.Sung S. J.Kim C. N.Kim H. G.Kim S. T.Kim in IDW'06: Proceedings of the 13thInternational Display Workshops Vol.1–3 2006 625.
J. H.Lee D. H.Kim D. J.Yang S. Y.Hong K. S.Yoon P. S.Hong C. O.Jeong H. S.Park S. Y.Kim S. K.Lim S. S.Kim K. S.Son T. S.Kim J. Y.Kwon S. Y.Lee in2008 Sid International Symposium Digest of Technical Papers Vol.39 2008 625.
J. C.Park S. W.Kim S.Il Kim H.Yin J. H.Hur S. H.Jeon S. H.Park I. H.Song Y. S.Park U. I.Chung M. K.Ryu S.Lee S.Kim Y.Jeon D. M.Kim D. H.Kim K. W.Kwon C. J.Kim in2009 IEEE International Electron Devices Meeting.2009 174.
Y.Park C. J.Kim S. I.Kim I.Song J. C.Park H.Lim S. W.Kim E.Lee in IDW'07: Proceedings of the 14thInternational Display WorkshopsVol.1–3 2007 1775.
Shin J. H., 2009, J. Korean Institute Met. Mater., 47, 38
K.Abe H.Kumomi K.Nomura T.Kamiya M.Hirano H.Hosono presented atIdw ‘07: Proceedings of the 14th International Display Workshops Vol.1‐3 2007.
Y. H.Chu G. M.Wu C. S.Chuang W. K.Yu F. C.Chen H. P. D.Shieh C. N.Mo H. A.Li M. T.Chiang 2009 Sid International Symposium Digest of Technical Papers Vol Xl Books I ‐ Iii2009 1113.
A.Suresh P.Wellenius J. F.Muth in2007 IEEE International Electron Devices Meeting Vol. 1 and 2.2007 587.
C. S.Chuang T. C.Fung B. G.Mullins K.Nomura T.Kamiya H. P. D.Shieh H.Hosono J.Kanicki 2008 Sid International Symposium Digest of Technical Papers Vol Xxxix Books I‐Iii2008 39 1215.
T. C.Fung K.Abe H.Kumomi J.Kanicki 2009 Sid International Symposium Digest of Technical Papers Vol Xl Books I ‐ Iii2009 1117.
H.Godo D.Kawae S.Yoshitomi T.Sasaki S.Ito H.Ohara A.Miyanaga S.Yamazaki presented at2009 Sid International Symposium Digest of Technical Papers Vol Xl Books I ‐ Iii.2009.
R.Hayashi A.Sato M.Ofuji K.Abe H.Yabuta M.Sano H.Kumomi K.Nomura T.Kamiya M.Hirano H.Hosono in2008 Sid International Symposium Digest of Technical Papers Vol Xxxix Books I‐Iii.2008 621.
S.Il Kim C. J.Kim J. C.Park I.Song D. H.Kang H.Lim S. W.Kim E.Lee J. C.Lee Y.Park in2007 IEEE International Electron Devices Meeting Vols 1 and 2.2007 583.
S.Jeon S.Park I.Song J. H.Hur J.Park S.Kim H.Yin E.Lee S.Ahn H.Kim C.Kim U. I.Chung IEEE presented at2010 International Electron Devices Meeting ‐ Technical Digest.2010.
Joo M., 2009, Performance and Reliability of Semiconductor Devices, 121
M. J.Lee C. B.Lee S.Kim H.Yin J.Park S. E.Ahn B. S.Kang K. H.Kim G.Stefanovich I.Song S. W.Kim J. H.Lee S. J.Chung Y. H.Kim C. S.Lee J. B.Park I. G.Baek C. J.Kim Y.Park inIEEE International Electron Devices Meeting 2008 Technical Digest.2008 85.
Nam D. H., 2009, Performance and Reliability of Semiconductor Devices, 139
A.Suresh P.Wellenius J. F.Muth in2007 IEEE Leos Annual Meeting Conference Proceedings Vols 1 and 2.2007 135.
X. S.Tong X.Zou presented at2009 IEEE International Conference of Electron Devices and Solid‐State Circuits.2009.
Wellenius P., 2009, Rare‐Earth Doping of Adv. Mater. for Photonic Applications, 187
J. B.Chen L.Wang X. J.Wan X. Q.Su L.Kong 5th International Symposium on Advanced Optical Manufacturing and Testing Technologies: Optoelectronic Materials and Devices for Detector Imager Display and Energy Conversion Technology2010 7658.
Kim H., 2011, Appl. Phys. Lett., 98, 2107
Kim J. B., 2008, Appl. Phys. Lett., 93, 2111
Kim S., 2010, IEEE Electron Device Lett., 31, 1236
Kim W. K., 2011, Appl. Phys. Lett., 98, 2109
Lee J. M., 2009, Appl. Phys. Lett., 94, 2112
Lee S., 2009, Appl. Phys. Lett., 95, 2101
Na J. H., 2010, Oxide‐Based Materials and Devices
Park J. S., 2008, Appl. Phys. Lett., 92, 2104
Seo H., 2010, Appl. Phys. Lett., 96, 2101
Park J. S., 2009, Appl. Phys. Lett., 94, 2105
Yin H., 2008, Appl. Phys. Lett., 93, 2109
Yoon S. M., 2010, Appl. Phys. Lett., 96, 2903
Kang D., 2007, Appl. Phys. Lett., 90, 2101
Barquinha P., 2010, PhD Thesis
Son K. S., 2008, 2008 Sid International Symposium, Digest of Technical Papers, Vol XXXIX, Books I‐III, 633
H. D. Kim J. K. Jeong H. J. Chung Y. G. Mo 2008
Barquinha P., 2011, Transparent Electronics: From Materials to Devices
Chang S., 2008, Appl. Phys. Lett., 92, 2104
Chang Y. J., 2007, Electrochem. Solid State Lett., 10
S.‐C.Chiang C.‐C.Yu F.‐W.Chang S.‐W.Liang C.‐H.Tsai B.‐C.Chuang C.‐Y.Tsay in2008 Sid International Symposium Digest of Technical Papers Vol Xxxix Books I‐Iii.Vol.39 2008 1188.
Huang H. C., 2010, Nanotechnology, 21
Lee D. H., 2007, Electrochem. Solid State Lett., 10
Choi C. G., 2008, Electrochem. Solid State Lett., 11
Lim J. H., 2009, Appl. Phys. Lett., 95, 2108
Schottky W., 1933, Physikalische Zeitschrift, 34, 858
Schottky W., 1935, Physikalische Zeitschrift, 36, 912
Rafea M. A., 2009, J. Phys. D‐Appl. Phys., 42, 6
Fortunato E., 2010, Appl. Phys. Lett., 96, 2102
Lee Y. S., 2011, Appl. Phys. Lett., 98, 2115
Sung S. Y., 2010, Appl. Phys. Lett., 97, 2109
Hartnagel H., 1995, Semconducting transparent thin films
Zhao G. Y., 2009, Eco‐Materials Processing and Design X, 5
Watson K. I. a. J., 1994, Stannic oxide gas sensor: Principles and applications
Ou C. W., 2008, Appl. Phys. Lett., 92, 2113
Chiang S. C., 2008, 2008 Sid International Symposium, Digest of Technical Papers, Vol Xxxix, Books I‐Iii, 1188
Ryu M. K., 2009, 2009 Sid International Symposium Digest of Technical Papers, Vol Xl, Books I ‐ Iii, 188