Χαρακτηρισμός και μοντέλα τρανζίστορ λεπτών υμενίων βιομηχανικής παραγωγής: τεχνολογία πολυκρυσταλλικού και μικροκρυσταλλικού πυριτίου χαμηλής θερμοκρασίας
Creators: name: Χατζόπουλος, Αργύριος Θ.
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2008
Subjects: Τρανζίστορ λεπτών υμενίων (TFTs)
Πολυκρυσταλλικό πυρίτιο
Νανοκρυσταλλικό πυρίτιο
Διστρωματικό
Θόρυβος χαμηλών συχνοτήτων
Μοντέλο ρεύματος
Πύλη από κάτω πλευρά
Υποβάθμιση
Thin film transistors (TFTs)
Polycrystalline silicon
Nanocrystalline silicon
Bilayer
Lowfrequency noise
Current model
Bottom gate
Degradation

description: Αντικείμενο της διατριβής είναι τα υλικά που χρησιμοποιούνται σήμερα για την κατασκευή τρανζίστορ λεπτών υμενίων (TFTs), το πολυκρυσταλλικό πυρίτιο (poly-Si), το νανοκρυσταλλικό πυρίτιο (nc-Si) και το άμορφο πυρίτιο (a-Si). Η πρώτη διάταξη που μελετήθηκε είναι ένα TFT με κανάλι από nc-Si και την πύλη από την κάτω πλευρά. Η δεύτερη διάταξη έχει επίσης την πύλη από την κάτω πλευρά και το κανάλι αποτελείται από ένα στρώμα nc-Si και ένα στρώμα a-Si, μεταξύ του nc-Si και της πηγής και του απαγωγού. Ο ηλεκτρικός χαρακτηρισμός έγινε με μετρήσεις I-VC εισόδου και εξόδου και μετρήσεις θορύβου χαμηλών συχνοτήτων, με τις οποίες μελετήθηκε η συμπεριφορά του εμπρός και του πίσω καναλιού αγωγιμότητας, το ρεύμα διαρροής, οι μηχανισμοί τους, οι πυκνότητες παγίδων στο κανάλι και στο μονωτικό της πύλης, η αντίσταση σειράς η εξάρτηση των παραπάνω χαρακτηριστικών από τις διαστάσεις του καναλιού κ.α. Για την μελέτη της σταθερότητας των διατάξεων υπό την επίδραση ηλεκτρικής καταπόνησης, υποβλήθηκαν σε συνθήκες σταθερής και δυναμικής πόλωσης, κατανοήθηκαν οι μηχανισμοί φθοράς τους και βρέθηκε ότι η σταθερή πόλωση προκαλεί τη μεγαλύτερη φθορά και τα διστρωματικά TFTs έχουν την καλύτερη σταθερότητα. Αναπτύχθηκαν τρία μοντέλα ρεύματος του απαγωγού για διατάξεις poly-Si και nc-Si και ένα μοντέλο πρόβλεψης της υποβάθμισης για χρήση σε προγράμματα προσομοίωσης και προτάθηκαν τα διστρωματικά TFTs με στενό κανάλι ως οι βέλτιστες διατάξεις.
description: In this thesis, the materials that are used today for the fabrication of thin film transistors, were studied. These are the polycrystalline silicon (poly-Si), the nanocrystalline silicon (nc-Si) and the amorphous silicon (a-Si). Two different structures were studied, both with the gate at the bottom side. The channel of the first device is one layer nc-Si and the channel of the second is bilayer nc-Si/a-Si. The electrical characterization of the devices was made with I-V measurements and low frequency noise measurements. The existence of two conduction and behaviour of two conduction channels, the leakage current, their mechanisms, the states in the bulk and the two interfaces, their behaviour with the channel dimensions were studied. For the stability of the devices, under electrical stress, they were stressed with DC and AC voltages, the degradation mechanisms were understood and the conclusions were that the DC stress causes the worst degradation and the bilayer TFTs are the most stable. Three drain current models were developed for poly-Si and nc-Si TFTs and one degradation model for poly-Si TFTs, which can be used in circuit simulation software. The bilayer TFTs with narrow channel are proposed as the TFTs with the best properties.