ОКСИДНЫЙ ПОЛУПРОВОДНИК Р-ТИПА, КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ОКСИДНОГО ПОЛУПРОВОДНИКА Р-ТИПА, СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОКСИДНОГО ПОЛУПРОВОДНИКА Р-ТИПА, ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ КОМПОНЕНТ, ОТОБРАЖАЮЩИЙ ЭЛЕМЕНТ, УСТРОЙСТВО ОТОБРАЖЕНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЙ И СИСТЕМА
P-TYPE OXIDE SEMICONDUCTOR, COMPOSITION FOR PRODUCING P-TYPE OXIDE SEMICONDUCTOR, METHOD FOR PRODUCING R-TYPE OXIDE SEMICONDUCTOR, SEMICONDUCTOR ELEMENT, DISPLAY ELEMENT, IMAGE DISPLAY DEVICE AND SYSTEM

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к оксидному полупроводнику p-типа, композиции для получения оксидного полупроводника p-типа, способу получения оксидного полупроводника p-типа, полупроводниковому компоненту, отображающему элементу, устройству отображения изображений и системе.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
4
После анонсирования тонкопленочного транзистора (TFT) на основе InGaZnO (a-IGZO), который имеет более высокую подвижность носителей заряда, чем a-Si в аморфном состоянии, научные исследования для практического применения оксидных полупроводников были активно проведены по всему миру. Однако большинство этих оксидных полупроводников являются полупроводниками n-типа, использующими электроны в качестве носителя зарядов.
Если бы можно было использовать оксидный полупроводник p-типа, который является хорошей парой для оксидного полупроводника n-типа, можно было бы реализовать диод, оптический датчик, солнечный элемент, светоизлучающий диод (СИД) или биполярный транзистор путем формирования p-n перехода при сочетании оксидного полупроводника p-типа и оксидного полупроводника n-типа. Запрещенная зона оксидных полупроводников может быть расширена, и поэтому возможно сделать эти устройства прозрачными.
В органическом электролюминесцентном (EL) дисплее с активной матрицей в качестве основной цепи управления используется схема 2T1C, проиллюстрированная на Фиг. 7. В этом случае устанавливается так называемое соединение истокового повторителя, если управляющий транзистор 20 имеет n-тип. Таким образом, зависящее от времени изменение (особенно повышение напряжения) свойств органического электролюминесцентного устройства заставляет рабочую точку управляющего транзистора перемещаться в другую рабочую точку при другом напряжении затвора, что сокращает половину срока службы дисплея. Эта проблема не возникает, если использовать в управляющем транзисторе транзистор p-типа.
Кроме того, так как органическое электролюминесцентное устройство возбуждается электрическими токами, дисперсия значений тока приводит к неравномерностям отображения. Следовательно, в том случае, когда пороговое напряжение транзистора обладает дисперсией или изменяется с течением времени, необходимо компенсировать это, чтобы тем самым предотвратить отказ дисплея. Когда составлена схема для компенсирования этого, схема становится усложненной, если она составлена только из транзистора n-типа. Более простая структура схемы может быть достигнута при использовании и транзистора n-типа, и транзистора p-типа.
Из упомянутых выше причин проистекает потребность в высокоэффективном оксидном полупроводнике p-типа.
Активный слой оксидного TFT p-типа, практическая работа которого была подтверждена, ограничивается активным слоем, содержащим одновалентную медь (Cu), и активным слоем, содержащим двухвалентное олово (Sn).
2
2
2
2
Кристалл CuO, который является оксидом одновалентной меди, имеет гантельную структуру O-Cu-O в качестве основной структуры и образует пик валентной зоны с гибридной орбиталью между 3d-орбиталью Cu и 2p-орбиталью кислорода. Дырки вводятся в валентную зону при нестехиометрическом избытке кислорода, чтобы тем самым реализовать дырочную проводимость (p-типа). Для кристалла типа делафоссита, представляемого CuMO (M=Al, Ga, In), и кристалла типа SrCuO было известно, что вышеупомянутая гантельная структура является также основным блоком, а Cu находится в одновалентном состоянии.
+
+
2+
Чтобы вышеупомянутые Cu-содержащие оксиды проявляли электропроводность p-типа, необходимо, чтобы эти оксиды имели высокую степень кристалличности и единственную фазу оксида, содержащего Cu. В действительности, однако, трудно конкретно управлять валентностью Cu и содержанием кислорода, и пленка имеет тенденцию становиться такой пленкой, в которой смешаны кристаллические фазы, содержащие Cu и Cu. Следовательно, в том случае, когда любой из этих оксидных материалов p-типа используется в активном слое полупроводникового компонента, трудно оптимизировать свойства, такие как концентрация носителей заряда и их подвижность.
2
Каждый из Непатентного документа 1 и Непатентного документа 2 раскрывает TFT, использующий кристалл CuO в качестве активного слоя. Поскольку свойствами активного слоя невозможно управлять в достаточной степени, подвижность носителей заряда в TFT и его отношения уровней во включенном и выключенном состояниях не достигают уровня, подходящего для практического применения. Кроме того, Патентный документ 1 раскрывает TFT, использующий материал p-типа кристалла делафоссита, содержащего одновалентные Cu или Ag в активном слое. Однако, такая информация, как свойства материала активного слоя, способ его формирования и свойства транзистора, не раскрыты в достаточной степени.
2
4+
2+
2+
Было известно, что проводимость р-типа достигается с помощью оксида олова, когда Sn находится в двухвалентном состоянии, то есть SnO. Однако оксид олова имеет тенденцию быть SnO n-типа, поскольку Sn более устойчив в состоянии Sn, где потеряны два электрона 5p и два электрона 5s, чем в состоянии Sn, где потеряны два электрона 5p в самой внешней оболочке. Следовательно, когда оксид олова используется для активного слоя p-типа, проблемой является реализовать состояние Sn и устойчиво поддерживать это состояние.
Патентный документ 2 раскрывает TFT p-типа, использующий SnO в качестве активного слоя. Вследствие вышеупомянутой проблемы его свойства и стабильность работы не достигли уровня, подходящего для практического применения.
В частности, в вышеупомянутых раскрытиях свойствами оксидного материала p-типа, который является активным слоем, управляют в недостаточной степени. В результате полупроводниковый компонент, обладающий желательными свойствами, не был реализован.
Патентный документ 3 раскрывает в качестве полупроводника p-типа оксид, содержащий по меньшей мере два элемента, выбираемые из группы, состоящей из Ag (ионная валентность: 1), Cu (ионная валентность: 1), Au (ионная валентность: 1), Tl (ионная валентность: 1), Pb (ионная валентность: 2), Bi (ионная валентность: 3), In (ионная валентность: 1), Sn (ионная валентность: 2), и Sb (ионная валентность: 3). Необходимо осуществить легирование дырками для того, чтобы реализовать проводимость р-типа, но нет никакого описания относительно легирования дырками оксида, содержащего Tl (ионная валентность: 1), и поэтому проводимость р-типа не была реализована.
Соответственно, в настоящее время существует потребность в оксидном полупроводнике p-типа, который имел бы такие свойства электропроводности, чтобы мог бы использоваться в качестве активного слоя полупроводникового компонента.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПАТЕНТНАЯ ЛИТЕРАТУРА
Патентный документ 1: Выложенная заявка на патент Японии (JP-A) № 2005-183984
Патентный документ 2: JP-A № 2010-212285
Патентный документ 3: JP-A № 10-284743
НЕПАТЕНТНАЯ ЛИТЕРАТУРА
2
Непатентный документ 1: E. Fortunato, 8 others, Thin-film transistors based on p-type CuO thin films produced at room temperature, Applied Physics Letters, VOL. 96, 2010, pp. 192102
2
Непатентный документ 2: K. Matsuzaki, 5 others, Epitaxial growth of high mobility CuO thin films and application to p-channel thin film transistor, Applied Physics Letters, VOL. 93, 2008, pp. 202107
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
ТЕХНИЧЕСКАЯ ПРОБЛЕМА
Настоящее изобретение нацелено на решение различных вышеупомянутых проблем в данной области техники и на достижение следующей цели. В частности, задачей настоящего изобретения является предложить оксидный полупроводник p-типа, который имел бы свойства электропроводности, делающие его полезным в качестве активного слоя полупроводникового компонента.
РЕШЕНИЕ ПРОБЛЕМЫ
Средствами для решения вышеупомянутых проблем являются следующие:
Оксидный полупроводник p-типа по настоящему изобретению содержит:
оксид металла, содержащий таллий (Tl), где оксид металла был легирован дырками.
ПРЕИМУЩЕСТВЕННЫЕ ЭФФЕКТЫ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение может решить вышеупомянутые различные проблемы в данной области техники и может обеспечить оксидный полупроводник p-типа, который имеет свойства электропроводности, делающие его полезным в качестве активного слоя полупроводникового компонента.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг. 1 представляет собой схематическую диаграмму, иллюстрирующую один пример диода.
Фиг. 2 представляет собой схематическую диаграмму, иллюстрирующую один пример полевого транзистора с верхним контактом/нижним затвором.
Фиг. 3 представляет собой схематическую диаграмму, иллюстрирующую один пример полевого транзистора с нижним контактом/нижним затвором.
Фиг. 4 представляет собой схематическую диаграмму, иллюстрирующую один пример полевого транзистора с верхним контактом/верхним затвором.
Фиг. 5 представляет собой схематическую диаграмму, иллюстрирующую один пример полевого транзистора с нижним контактом/верхним затвором.
Фиг. 6 представляет собой диаграмму для объяснения отображающего изображения элемента.
Фиг. 7 представляет собой диаграмму для иллюстрации одного примера отображающего элемента по настоящему изобретению.
Фиг. 8 представляет собой схематическую диаграмму, иллюстрирующую один пример позиционной взаимосвязи между органическим электролюминесцентным элементом и полевым транзистором в отображающем элементе.
Фиг. 9 представляет собой схематическую диаграмму, иллюстрирующую другой пример позиционной взаимосвязи между органическим электролюминесцентным элементом и полевым транзистором в отображающем элементе.
Фиг. 10 представляет собой схематическую диаграмму, иллюстрирующую один пример органического электролюминесцентного элемента.
Фиг. 11 представляет собой диаграмму для объяснения устройства управления дисплеем.
Фиг. 12 представляет собой диаграмму для объяснения жидкокристаллического дисплея.
Фиг. 13 представляет собой диаграмму для объяснения отображающего элемента по Фиг. 12.
ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
(Оксидный полупроводник p-типа, композиция для получения оксидного полупроводника p-типа и способ получения оксидного полупроводника p-типа)
<Оксидный полупроводник p-типа>
Оксидный полупроводник p-типа по настоящему изобретению содержит оксид металла, содержащий таллий (Tl), где оксид металла был легирован дырками.
10
3
21
3
12
3
19
3
Для демонстрации полезных свойств проводимости р-типа необходимо, чтобы дырки присутствовали в оксидном полупроводнике в достаточной концентрации и чтобы оксидный полупроводник имел зонную структуру, в которой дырки легко перемещаются. Концентрацией дырок оксидного полупроводника p-типа по настоящему изобретению управляют с помощью легирования дырками, и реализуется высокая подвижность носителей заряда, так как оксид содержит Tl. Концентрацией дырок предпочтительно управляют с помощью легирования дырками в диапазоне от 10/см до 10/см, более предпочтительно от 10/см до 10/см. Когда концентрация дырок находится внутри вышеупомянутого диапазона, могут быть реализованы свойства удельного сопротивления и удельной проводимости, полезные в качестве полупроводника.
Одним из способов для выполнения легирования оксида металла дырками является реализация нестехиометрического избытка кислорода (или недостатка катионов). С этой целью эффективно управлять условиями получения оксидного полупроводника p-типа. В том случае, когда оксидный полупроводник p-типа получают посредством вакуумного формирования пленки, дырки могут быть образованы путем, например, оптимизации состава сырья и атмосферы во время формирования пленки. В том случае, когда оксидный полупроводник p-типа получают посредством покрытия, дырки могут быть образованы путем, например, оптимизации состава сырья, а также температуры, продолжительности и атмосферы во время процесса отжига.
+
+
+
+
Трудно управлять концентрацией дырок в обычном кристаллическом оксиде p-типа, содержащем Cu, поскольку Cu самопроизвольно окисляется и становится двухвалентным при попытке создать состояние избытка кислорода для увеличения концентрации дырок. С другой стороны, в оксидном полупроводнике p-типа по настоящему изобретению Tl не изменяется на двухвалентный, даже когда кислород добавляется в избытке в состоянии, содержащем Tl (в состоянии, в котором один электрон 6p потерян). Модификация валентности происходит только тогда, когда окисление прогрессирует до трехвалентного (состояния, в котором потеряны один электрон 6p и два электрона 6s). В частности, Tl с трудом вызывает модификацию валентности по сравнению с Cu, и поэтому можно управлять концентрацией дырок в широких пределах.
Рассматривая использование в качестве активного слоя в полупроводниковом компоненте, требуемые свойства проводимости обычно различаются в зависимости от типа или свойств полупроводникового компонента. В оксидном полупроводнике p-типа по настоящему изобретению концентрацией дырок можно управлять в широких пределах. Следовательно, требуемые свойства проводимости могут быть легко реализованы, что приводит к улучшению эффективности полупроводникового компонента.
+
Другим способом легирования дырками является легирование с образованием дефектов замещения. Часть катионов в оксиде металла замещается катионами, имеющими меньшую ионную валентность, с образованием тем самым дырок в зависимости от разности в валентности. Однако в оксидном полупроводнике p-типа по настоящему изобретению Tl предпочтительно находится в валентном состоянии +1. В этом случае Tl не может быть замещен катионом, имеющим меньшую валентность. В том случае, когда легирование дырками выполняется с помощью легирования с образованием дефектов замещения, предпочтительным вариантом осуществления является то, что оксидный полупроводник p-типа содержит другой катион в дополнение к Tl, и легирование с образованием дефектов замещения выполняется на этом катионе.
Кроме того, легирование дырками может быть выполнено путем замещения части мест кислорода в оксиде металла анионами, имеющими меньшую ионную валентность (то есть ионную валентность -3 или меньше). Например, эффективным является замещение части мест кислорода азотом.
Чтобы достичь высокой подвижности носителей зарядов, необходимо, чтобы пик валентной зоны был делокализован. В частности, предпочтительно, чтобы пик валентной зоны состоял главным образом из 6s-орбитали Tl. Кроме валентного состояния +1, Tl может находиться в валентном состоянии +3, в котором потеряны один электрон 6p и два электрона 6s. Принимая во внимание улучшение свойств проводимости р-типа, весь Tl, присутствующий в оксидном полупроводнике p-типа, предпочтительно находится в валентном состоянии +1, а не в том состоянии, в котором смешаны валентное состояние +1 и валентное состояние +3.
2+
4+
В обычном оксиде p-типа, содержащем Sn, Sn имеет тенденцию переходить в более устойчивое состояние Sn, и поэтому его свойства проводимости р-типа являются неустойчивыми. С другой стороны, в оксидном полупроводнике p-типа по настоящему изобретению Tl устойчиво присутствует в одновалентном состоянии, и поэтому его свойства проводимости становятся более устойчивыми. Такие устойчивые свойства проводимости приводят к устойчивой работе полупроводникового компонента, использующего оксидный полупроводник p-типа в качестве активного слоя.
+
+
В обычном оксиде p-типа, содержащем Cu, пик валентной зоны состоит из гибридной орбитали 3d-орбитали Cu и 2p-орбитали O, и поэтому анизотропия его электронной орбитали является сильной. С другой стороны, в оксидном полупроводнике p-типа по настоящему изобретению носители заряда проходят через зону, состоящую из изотропной 6s-орбитали Tl, и поэтому свойства проводимости не зависят от кристалличности.
+
Оксидный полупроводник p-типа по настоящему изобретению может быть аморфным. Альтернативно, часть оксидного полупроводника p-типа или весь оксидный полупроводник p-типа может быть кристаллическим. Как было описано ранее, пик валентной зоны состоит из изотропной 6s-орбитали Tl, и поэтому свойства проводимости не зависят от кристалличности.
+
Оксидный полупроводник p-типа по настоящему изобретению может содержать элемент, отличающийся от Tl и O. Например, оксидный полупроводник p-типа может быть композитным оксидом, содержащим один или более металлических элементов, отличающихся от Tl. В этом случае металлический элемент, отличающийся от Tl, предпочтительно является элементом, который устойчиво присутствует с определенной валентностью. Как было описано выше, весь Tl предпочтительно находится в валентном состоянии +1. Если металлический элемент, отличающийся от Tl, может создавать несколько валентных состояний, валентное состояние +1 и валентное состояние +3 Tl могут присутствовать вместе. Конкретные примеры элементов, которые могут создавать состояние нескольких валентностей, включают в себя элементы переходных металлов. Предпочтительно, чтобы оксидный полупроводник p-типа не содержал этих элементов. Причина этого заключается в том, что проводимость р-типа была бы нарушена, если бы d-зона, образуемая d-электронами элемента переходного металла, воздействовала на зону, образуемую 6s-орбиталями Tl. Ввиду вышеизложенного предпочтительно, чтобы оксидный полупроводник p-типа не содержал элемента переходного металла, такого как Fe и Cu.
Оксидный полупроводник p-типа предпочтительно содержит по меньшей мере один элемент, выбираемый из группы, состоящей из магния (Mg), кальция (Ca), стронция (Sr), бария (Ba), цинка (Zn), кадмия (Cd), бора (B), алюминия (Al), галлия (Ga), кремния (Si), германия (Ge) и теллура (Те). Дополнительно или альтернативно, оксидный полупроводник p-типа предпочтительно содержит по меньшей мере один элемент, выбираемый из группы, состоящей из олова (Sn), сурьмы (Sb), свинца (Pb) и висмута (Bi). Плотностью состояний зоны и свойствами проводимости можно управлять в широких диапазонах путем регулирования типа и количества катиона, парного с Tl.
2
2
2
Из них оксид металла предпочтительно содержит алюминий (Al) или галлий (Ga) или их оба. Было известно, что каждый из TlAlO и TlGaO имеет кристаллическую структуру TlFeO по мере того, как они кристаллизуются. В оксидном полупроводнике p-типа по настоящему изобретению одним из предпочтительных вариантов осуществления является оксид металла, имеющий эту кристаллическую структуру.
2
Количество молей таллия (Tl), содержащегося в оксиде металла, предпочтительно по существу равно общей сумме молей алюминия (Al) и галлия (Ga), содержащихся в оксиде металла. В результате этого легко реализуется кристаллическая структура TlFeO. В настоящем описании фраза «по существу равно» означает, например, что молярное отношение X:Y, где количество молей Tl равно X и общая сумма молей Al и Ga равна Y, находится в диапазоне от 1,0:0,9 до 1,0:1,1.
2
Как было описано ранее, легирование с образованием дефектов замещения является одним из способов легирования дырками. В этом случае оксидный полупроводник p-типа содержит катион, отличающийся от Tl, и этот катион замещается катионом, имеющим меньшую валентность. Чтобы создать дырки посредством легирования с образованием дефектов замещения, необходимо, чтобы поддерживалась локальная структура. Если локальное структурное изменение происходит при легировании, легирующая примесь может осесть в устойчивой локальной структуре и не образует носителей зарядов. Соответственно легирование с образованием дефектов замещения является эффективным для оксида металла, имеющего высокую степень кристалличности, или для оксида металла, содержащего по меньшей мере жесткую структуру с короткими расстояниями или промежуточными расстояниями. В частности, оксид, содержащий Tl, Al и Ga, который имеет кристаллическую структуру TlFeO, является вариантом осуществления, подходящим для управления концентрацией дырок посредством легирования с образованием дефектов замещения. Например, предпочтительно, чтобы часть Al или Ga была замещена на Mg или Zn.
Форма оксидного полупроводника p-типа выбирается подходящим образом в зависимости от намеченной цели без какого-либо ограничения, и ее примеры включают в себя пленку и объемную форму.
Оксидный полупроводник p-типа является полезным в качестве активного слоя p-типа полупроводникового компонента, такого как диод с p-n переходом, фотодиод PIN, полевой транзистор, светоизлучающий элемент и фотоэлектрический преобразующий элемент.
Что касается способа получения оксидного полупроводника p-типа по настоящему изобретению, предпочтительным является способ, использующий композицию по настоящему изобретению, описанную ниже.
Другие способы получения оксидного полупроводника p-типа выбираются подходящим образом в зависимости от намеченной цели без какого-либо ограничения, и их примеры включают в себя распыление, осаждение импульсным лазером (PLD), химическое осаждение из паровой фазы (ХОПФ) и атомно-слоевое осаждение (АСО).
<Композиция для получения оксидного полупроводника p-типа>
Композиция для получения оксидного полупроводника p-типа в соответствии с настоящим изобретением содержит по меньшей мере растворитель и соединение, содержащее Tl, и может дополнительно содержать другие компоненты в соответствии с необходимостью.
Композиция для получения оксидного полупроводника p-типа является композицией, используемой для получения оксидного полупроводника p-типа по настоящему изобретению.
- Растворитель -
Растворитель выбирается подходящим образом в зависимости от намеченной цели без какого-либо ограничения, и его примеры включают в себя толуол, ксилол, 2-этилкапроновую кислоту, ацетилацетон, этиленгликоль и 2-метоксиэтиловый спирт.
Чтобы обеспечить желаемые свойства (например, вязкость и диэлектрическую постоянную) композиции для получения оксидного полупроводника p-типа, также может использоваться растворитель, такой как диэтиленгликоль и диметилформамид.
Они могут использоваться по отдельности или в комбинации.
Количество растворителя в композиции для получения оксидного полупроводника p-типа выбирается подходящим образом в зависимости от намеченной цели без какого-либо ограничения.
- Содержащее Tl соединение -
Содержащее Tl соединение выбирается подходящим образом в зависимости от намеченной цели без какого-либо ограничения, и его примеры включают в себя: органические карбоксилаты таллия, такие как формиат таллия (I), ацетат таллия (I), малонат таллия (I) и 2-этилгексаноат таллия (I); неорганические соли, такие как нитрат таллия (I) и хлорид таллия (I); органические комплексные соединения таллия; а также алкоксиды таллия, такие как этоксид таллия.
В случае, когда композиция для получения оксидного полупроводника p-типа должна производиться с помощью неполярного растворителя, среди них предпочтительным является органический карбоксилат таллия, и 2-этилгексаноат таллия (I) является более предпочтительным, принимая во внимание растворимость. В случае, когда композиция для получения оксидного полупроводника p-типа должна производиться с помощью полярного растворителя, предпочтительной является неорганическая соль, и нитрат таллия (I) является более предпочтительным, принимая во внимание растворимость. Даже когда таллий находится в трехвалентном состоянии в сырье, он может быть преобразован в одновалентный таллий во время отжига или с помощью термической обработки, выполняемой после отжига. Следовательно, использование нитрата таллия (III) или хлорида таллия (III) также является предпочтительным.
Количество содержащего Tl соединения в композиции для получения оксидного полупроводника p-типа выбирается подходящим образом в зависимости от намеченной цели без какого-либо ограничения.
Композиция для получения оксидного полупроводника p-типа предпочтительно дополнительно содержит соединение, которое содержит по меньшей мере один элемент, выбираемый из группы, состоящей из магния (Mg), кальция (Ca), стронция (Sr), бария (Ba), цинка (Zn), кадмия (Cd), бора (B), алюминия (Al), галлия (Ga), кремния (Si), германия (Ge) и теллура (Те).
Дополнительно или альтернативно композиция для получения оксидного полупроводника p-типа предпочтительно содержит соединение, которое содержит по меньшей мере один элемент, выбираемый из группы, состоящей из олова (Sn), сурьмы (Sb), свинца (Pb) и висмута (Bi).
<Способ получения оксидного полупроводника p-типа>
Способ получения оксидного полупроводника p-типа в соответствии с настоящим изобретением содержит этап покрытия и этап термической обработки, и может дополнительно содержать другие этапы в соответствии с необходимостью.
- Этап покрытия -
Этап покрытия выбирается подходящим образом в зависимости от намеченной цели без какого-либо ограничения, при условии, что он содержит нанесение композиции на основание.
Композиция является композицией для получения оксидного полупроводника p-типа по настоящему изобретению.
Основание выбирается подходящим образом в зависимости от намеченной цели без какого-либо ограничения, и его примеры включают в себя стеклянную подложку.
Способ нанесения выбирается подходящим образом в зависимости от намеченной цели без какого-либо ограничения. Может использоваться, например, известный способ, такой как нанесение покрытия методом центрифугирования, струйная печать, щелевое покрытие, форсуночная печать, глубокая печать и микроконтактная печать. В случае, когда на большой площади просто получают пленку однородной толщины, нанесение покрытия методом центрифугирования является предпочтительным. Пленка желаемой формы может печататься путем использования подходящего способа печати, такого как струйная печать и микроконтактная печать, при подходящих условиях печати, и в таких случаях формирование рисунка на более позднем этапе не является необходимым.
- Этап термической обработки -
Этап термической обработки содержит выполнение термической обработки после этапа покрытия.
Этап термической обработки выбирается подходящим образом в зависимости от намеченной цели без какого-либо ограничения, при условии, что он представляет собой этап, способный высушить растворитель в композиции, разложить содержащее Tl соединение и сформировать оксидный полупроводник p-типа.
На этапе термической обработки сушка растворителя (упоминаемая в дальнейшем как «сушильная обработка»), а также разложение содержащего Tl соединения и формирование оксидного полупроводника p-типа (упоминаемые в дальнейшем как «обработка для разложения и формирования») предпочтительно выполняются соответственно при различных температурах. В частности, предпочтительно, чтобы после выполнения сушки растворителя температура повышалась для осуществления разложения содержащего Tl соединения и формирования оксидного полупроводника p-типа.
Температура сушильной обработки особенно не ограничивается, и выбирается подходящим образом в зависимости от содержащегося растворителя. Например, ее температура может составлять от 80°C до 180°C. Также эффективно использовать в процессе сушки вакуумный сушильный шкаф, чтобы уменьшить температуру.
Продолжительность сушильной обработки выбирается подходящим образом в зависимости от намеченной цели без какого-либо ограничения. Например, ее продолжительность составляет от 10 минут до 2 часов.
Температура обработки для разложения и формирования выбирается подходящим образом в зависимости от намеченной цели без какого-либо ограничения. Например, ее температура составляет от 200°C до 400°C.
Продолжительность обработки для разложения и формирования выбирается подходящим образом в зависимости от намеченной цели без какого-либо ограничения. Например, ее продолжительность составляет от 1 часа до 5 часов.
Следует отметить, что все вышеупомянутые процессы могут выполняться одновременно на этапе термической обработки, либо вышеупомянутые процессы могут быть разделены на несколько стадий на этапе термической обработки.
Способ этапа термической обработки выбирается подходящим образом в зависимости от намеченной цели без какого-либо ограничения, и его примеры включают в себя способ нагрева основания.
Атмосфера сушильной обработки выбирается подходящим образом в зависимости от намеченной цели без какого-либо ограничения.
На этапе термической обработки эффективно облучать композицию после сушильной обработки ультрафиолетовыми лучами, имеющими длину волны 400 нм или короче, чтобы ускорить реакцию обработки для разложения и формирования. При применении ультрафиолетовых лучей, имеющих длину волны 400 нм или короче, в химических связях органических материалов происходит разрыв связи, и органические материалы разлагаются, и таким образом может быть эффективно получен оксидный полупроводник p-типа.
Ультрафиолетовые лучи, имеющие длину волны 400 нм или короче, выбираются подходящим образом в зависимости от намеченной цели без какого-либо ограничения, и их примеры включают в себя ультрафиолетовые лучи, имеющие длину волны 222 нм, которые испускаются эксимерной лампой.
Кроме того, также предпочтительным является применение озона вместо или вместе с облучением ультрафиолетовыми лучами. Формирование оксида ускоряется при применении озона к композиции после сушильной обработки.
В способе получения оксидного полупроводника p-типа в соответствии с настоящим изобретением оксидный полупроводник p-типа получают посредством процесса покрытия. По сравнению с получением посредством вакуумного процесса оксидный полупроводник p-типа может быть произведен легко, в большом количестве и при низких затратах.
Кроме того, способом получения оксидного полупроводника p-типа можно получать оксидный полупроводник p-типа, имеющий превосходную проводимость р-типа. Свойства проводимости в значительной степени зависят от состава оксидного полупроводника p-типа (в частности, от содержания Tl, типа металлических элементов, отличающихся от Tl, а также их количества). Чтобы изменить состав оксидного полупроводника p-типа, необходимо изменить относительное содержание содержащего Tl соединения в композиции, либо отношение в смеси содержащего Tl соединения и содержащего другой металл соединения. Кроме того, одним из способов легирования дырками является реализация отклонения от стехиометрии в сторону избытка кислорода. Отклонением от стехиометрии по кислороду можно управлять путем изменения различных условий, таких как температура, продолжительность и атмосфера этапа термической обработки. В том случае, когда легирование с образованием дефектов замещения выполняется на местах катионов, соединение, содержащее металл, добавляемый при легировании с образованием дефектов замещения, смешивается в заданном соотношении при приготовлении композиции. Описанным выше образом легирование дырками легко реализуется, и свойствами проводимости можно управлять. В результате получается оксидный полупроводник р-типа с желаемой проводимостью.
(Полупроводниковый компонент)
Полупроводниковый компонент по настоящему изобретению содержит по меньшей мере активный слой, и может дополнительно содержать другие элементы в соответствии с необходимостью.
<Активный слой>
Активный слой выбирается подходящим образом в зависимости от намеченной цели без какого-либо ограничения, при условии, что этот активный слой содержит оксидный полупроводник p-типа по настоящему изобретению.
Поскольку оксидный полупроводник p-типа по настоящему изобретению имеет превосходную стабильность, и его свойствами проводимости можно легко управлять в зависимости от намеченной цели, как было описано выше, оксидный полупроводник p-типа по настоящему изобретению является подходящим для использования в качестве активного слоя полупроводникового компонента. В частности, свойства полупроводникового компонента могут быть улучшены путем добавления оксидного полупроводника p-типа, свойства которого оптимизируются применительно к активному слою.
Структура, форма и размер активного слоя выбираются подходящим образом в зависимости от намеченной цели без какого-либо ограничения.
Примеры полупроводникового компонента включают в себя диод, полевой транзистор, светоизлучающий элемент и фотоэлектрический преобразующий элемент.
<Диод>
Тип диода выбирается подходящим образом в зависимости от намеченной цели без какого-либо ограничения, и его примеры включают в себя диод, который содержит первый электрод, второй электрод и активный слой, образованный между первым электродом и вторым электродом. Примеры такого диода включают в себя диод с p-n переходом и фотодиод PIN.
- Диод с p-n переходом -
Диод с p-n переходом содержит по меньшей мере активный слой и может дополнительно содержать другие элементы, такие как анод (положительный электрод) и катод (отрицательный электрод), в соответствии с необходимостью.
-- Активный слой --
Активный слой содержит по меньшей мере слой полупроводника p-типа и слой полупроводника n-типа и может дополнительно содержать другие элементы в соответствии с необходимостью.
Слой полупроводника p-типа (дырочного) и слой полупроводника n-типа (электронного) находятся в контакте друг с другом.
--- Слой полупроводника p-типа ---
Материал слоя полупроводника p-типа выбирается подходящим образом в зависимости от намеченной цели без какого-либо ограничения, при условии, что он содержит оксидный полупроводник p-типа по настоящему изобретению.
Предпочтительно, чтобы некоторая составная часть или условия формирования оксидного полупроводника p-типа выбирались так, чтобы достичь концентрации носителей заряда и подвижности носителей заряда, требуемых для функционирования в качестве активного слоя.
Средняя толщина слоя полупроводника p-типа выбирается подходящим образом в зависимости от намеченной цели без какого-либо ограничения, но его средняя толщина предпочтительно составляет от 50 нм до 2000 нм.
--- Слой полупроводника n-типа ---
Материал слоя полупроводника n-типа выбирается подходящим образом в зависимости от намеченной цели без какого-либо ограничения, но его материал предпочтительно является прозрачным оксидным полупроводником n-типа.
Оксидный полупроводник n-типа выбирается подходящим образом в зависимости от намеченной цели без какого-либо ограничения, и его примеры включают в себя ZnO и IGZO (In-Ga-Zn-O).
Способ формирования слоя электронного полупроводника выбирается подходящим образом в зависимости от намеченной цели без какого-либо ограничения, и его примеры включают в себя: вакуумный процесс, такой как распыление, осаждение импульсным лазером (PLD), химическое осаждение из паровой фазы (ХОПФ) и атомно-слоевое осаждение (АСО); а также печатный способ, такой как нанесение покрытия методом погружения, струйная печать и наноимпринтинг.
Средняя толщина слоя полупроводника n-типа выбирается подходящим образом в зависимости от намеченной цели без какого-либо ограничения, но его средняя толщина предпочтительно составляет от 50 нм до 2000 нм.
+
2
3
2
Предпочтительно, чтобы между слоем полупроводника p-типа и слоем полупроводника n-типа было установлено превосходное электрическое соединение. В том случае, когда в качестве слоя полупроводника p-типа диода с p-n переходом используется обычный оксид p-типа, содержащий Cu, превосходное электрическое соединение может быть не достигнуто, когда происходит рассогласование решетки со слоем полупроводника n-типа, так как орбиталь, составляющая пик валентной зоны (гибридная орбиталь 3d-орбитали Cu и 2p-орбитали O), является анизотропной. С другой стороны, в том случае, когда в качестве слоя полупроводника p-типа используется оксидный полупроводник p-типа по настоящему изобретению, влияние вышеупомянутого рассогласования решетки маловероятно, поскольку пик валентной зоны состоит из 6s-орбитали Tl, которая является изотропной и имеет большой радиус орбитали. Следовательно, состояние превосходного электрического соединения легко реализуется. Особенно, когда слой электронного полупроводника состоит из оксида n-типа (например, IGZO, InO и SnO), имеющего s-орбиталь катиона, такого как In и Sn, на нижнем конце зоны проводимости, предпочтительно использовать оксид p-типа по настоящему изобретению в качестве слоя полупроводника p-типа, поскольку в этом случае изотропные s-орбитали используются для переноса носителей заряда в слоях как n-типа, так и p-типа полупроводников, и может быть установлено превосходное электрическое соединение.
-- Анод (положительный электрод) --
Анод находится в контакте со слоем полупроводника p-типа.
Материал анода выбирается подходящим образом в зависимости от намеченной цели без какого-либо ограничения, и его примеры включают в себя: металл, такой как Mo, Al, Au, Ag и Cu; сплав любого из вышеупомянутых металлов; прозрачные проводящие оксиды, такие как оксид олова-индия (ITO) и легированный сурьмой оксид олова; а также органические проводники, такие как полиэтилендиокситиофен (PEDOT) и полианилин (PANI).
Форма, структура и размер анода выбираются подходящим образом в зависимости от намеченной цели без какого-либо ограничения.
Анод обеспечивается в контакте со слоем полупроводника p-типа. Предпочтительно, чтобы анод и слой полупроводника p-типа формировали омический контакт.
Способ формирования анода выбирается подходящим образом в зависимости от намеченной цели без какого-либо ограничения, и его примеры включают в себя: (i) способ, в котором после формирования пленки посредством распыления или нанесения покрытия методом погружения на эту пленку наносится рисунок с помощью фотолитографии; и (ii) способ, содержащий прямое формирование пленки желаемой формы посредством процесса печати, такого как струйная печать, наноимпринтинг и глубокая печать.
-- Катод (отрицательный электрод) --
Материал катода выбирается подходящим образом в зависимости от намеченной цели без какого-либо ограничения, и его примеры включают в себя материалы, перечисленные в качестве материала анода в описаниях анода.
Форма, структура, и размер катода выбираются подходящим образом в зависимости от намеченной цели без какого-либо ограничения.
Катод обеспечивается в контакте со слоем полупроводника n-типа. Предпочтительно, чтобы катод и слой полупроводника n-типа формировали омический контакт.
Способ формирования катода выбирается подходящим образом в зависимости от намеченной цели без какого-либо ограничения, и его примеры включают в себя способы, перечисленные в качестве способа формирования в описаниях анода.
-- Способ получения диода с p-n переходом --
Далее объясняется один пример способа получения диода с p-n переходом, проиллюстрированного на Фиг. 1.
Сначала на материале-основе 1 формируется катод 2.
Форма, структура, и размер материала-основы выбираются подходящим образом в зависимости от намеченной цели без какого-либо ограничения.
Материал-основа выбирается подходящим образом в зависимости от намеченной цели без какого-либо ограничения, и его примеры включают в себя стеклянную подложку и пластмассовую подложку.
Материал стеклянной подложки выбирается подходящим образом в зависимости от намеченной цели без какого-либо ограничения, и его примеры включают в себя нещелочное стекло и кварцевое стекло.
Материал пластмассовой подложки выбирается подходящим образом в зависимости от намеченной цели без какого-либо ограничения, и его примеры включают в себя поликарбонат (PC), полиимид (PI), полиэтилентерефталат (PET) и полиэтиленнафталат (PEN).
Следует отметить, что материал-основа предпочтительно подвергается предварительной обработке, такой как плазменная очистка кислородом, ультрафиолетовая очистка озоном и промывка ультрафиолетовым облучением, для того, чтобы очистить его поверхность и улучшить адгезию.
После этого на катоде формируется 2 слой 3 полупроводника n-типа.
После этого на слое 3 полупроводника n-типа формируется слой 4 полупроводника p-типа.
После этого на слое 4 полупроводника p-типа формируется анод 5.
Диод 6 с p-n переходом получают описанным выше образом.
<Полевой транзистор>
Полевой транзистор содержит по меньшей мере электрод затвора, электрод истока, электрод стока, активный слой и изолирующий слой затвора и может дополнительно содержать другие элементы в соответствии с необходимостью.
- Электрод затвора -
Электрод затвора выбирается подходящим образом в зависимости от намеченной цели без какого-либо ограничения, при условии, что он представляет собой электрод, выполненный с возможностью приложения напряжения затвора.
Материал электрода затвора выбирается подходящим образом в зависимости от намеченной цели без какого-либо ограничения, и его примеры включают в себя: металл, такой как Mo, Al, Au, Ag и Cu; сплав любого из вышеупомянутых металлов; прозрачные проводящие оксиды, такие как оксид олова-индия (ITO) и легированный сурьмой оксид олова (ATO); а также органические проводники, такие как полиэтилендиокситиофен (PEDOT) и полианилин (PANI).
Способ формирования электрода затвора выбирается подходящим образом в зависимости от намеченной цели без какого-либо ограничения, и его примеры включают в себя: (i) способ, в котором после формирования пленки посредством распыления или нанесения покрытия методом погружения на эту пленку наносится рисунок с помощью фотолитографии; и (ii) способ, содержащий прямое формирование пленки желаемой формы посредством процесса печати, такого как струйная печать, наноимпринтинг и глубокая печать.
Средняя толщина электрода затвора выбирается подходящим образом в зависимости от намеченной цели без какого-либо ограничения, но его средняя толщина предпочтительно составляет от 20 нм до 1 мкм, более предпочтительно от 50 нм до 300 нм.
- Электрод истока и электрод стока -
Электрод истока и электрод стока выбираются подходящим образом в зависимости от намеченной цели без какого-либо ограничения, при условии, что они представляют собой электроды, выполненные с возможностью отведения электрических токов из полевого транзистора.
Материал электрода истока и электрода стока выбирается подходящим образом в зависимости от намеченной цели без какого-либо ограничения, и его примеры включают те материалы, которые перечислены в описаниях электрода затвора.
Когда является большим контактное сопротивление между активным слоем и электродом истока, а также между активным слоем и электродом стока, свойства транзистора могут быть ухудшены. Чтобы избежать такого ухудшения, предпочтительно, чтобы в качестве электрода истока и электрода стока выбирался материал, обладающий небольшим контактным сопротивлением. В частности, предпочтительно, чтобы выбирался материал, имеющий большую работу выхода, чем у оксидного полупроводника p-типа по настоящему изобретению, содержащегося в активном слое.
Способ формирования электрода истока и электрод стока выбирается подходящим образом в зависимости от намеченной цели без какого-либо ограничения, и его примеры включают те материалы, которые перечислены в качестве способа формирования в описаниях электрода затвора.
Средняя толщина электрода истока и электрода стока выбирается подходящим образом в зависимости от намеченной цели без какого-либо ограничения, но их средняя толщина предпочтительно составляет от 20 нм до 1 мкм, более предпочтительно от 50 нм до 300 нм.
- Активный слой -
Активный слой содержит оксидный полупроводник p-типа по настоящему изобретению.
Активный слой формируется между электродом истока и электродом стока. Здесь слово «между» означает положение, в котором активный слой может обеспечивать полевой транзистор вместе с электродом истока и электродом стока. Положение активного слоя подходящим образом выбирается в зависимости от намеченной цели без какого-либо ограничения, при условии, что оно является вышеупомянутым положением.
Композиция или условия формирования оксидного полупроводника p-типа предпочтительно выбираются таким образом, чтобы достигались концентрация носителей заряда и подвижность носителей заряда, требуемые для функционирования в качестве активного слоя.
Средняя толщина активного слоя выбирается подходящим образом в зависимости от намеченной цели без какого-либо ограничения, но ее средняя толщина предпочтительно составляет от 5 нм до 1 мкм, более предпочтительно от 10 нм до 300 нм.
- Изолирующий слой затвора -
Изолирующий слой затвора выбирается подходящим образом в зависимости от намеченной цели без какого-либо ограничения, при условии, что он представляет собой изолирующий слой, образованный между электродом затвора и активным слоем.
2
x
2
3
2
Материал изолирующего слоя затвора выбирается подходящим образом в зависимости от намеченной цели без какого-либо ограничения, и его примеры включают в себя: материалы, которые широко используются в массовом производстве, такие как SiO и SiN; материалы с высокой диэлектрической проницаемостью, такие как LaO и HfO; а также органические материалы, такие как полиимид (PI) и фторкаучук.
Способ формирования изолирующего слоя затвора выбирается подходящим образом в зависимости от намеченной цели без какого-либо ограничения, и его примеры включают в себя: вакуумный способ формирования пленки, такой как распыление, химическое осаждение из паровой фазы (ХОПФ) и атомно-слоевое осаждение (АСО); а также печатный способ, такой как покрытие с помощью центрифугирования, покрытие с помощью штампования и струйная печать.
Средняя толщина изолирующего слоя затвора выбирается подходящим образом в зависимости от намеченной цели без каких-либо ограничений, но его средняя толщина предпочтительно составляет от 50 нм до 3 мкм, более предпочтительно от 100 нм до 1 мкм.
Структура полевого транзистора выбирается подходящим образом в зависимости от намеченной цели без каких-либо ограничений, и ее примеры включают в себя структуру с верхним контактом/нижним затвором (Фиг. 2), структуру с нижним контактом/нижним затвором (Фиг. 3), структуру с верхним контактом/верхним затвором (Фиг. 4) и структуру с нижним контактом/верхним затвором (Фиг. 5).
Следует отметить, что на Фиг. 2-5 ссылочная позиция 21 означает подложку, 22 означает активный слой, 23 означает электрод истока, 24 означает электрод стока, 25 означает изолирующий слой затвора и 26 означает электрод затвора.
Полевой транзистор подходящим образом используется для отображающего элемента, который будет описан позже, но его использование не ограничивается отображающим элементом. Например, полевой транзистор подходящим образом используется для карточек с интегральной микросхемой или для идентификационных меток.
Поскольку полевой транзистор использует оксидный полупроводник p-типа по настоящему изобретению в своем активном слое, реализуется активный слой с предпочтительными свойствами, и его транзисторные характеристики являются устойчивыми и превосходными.
- Способ получения полевого транзистора -
Далее объясняется один пример способа получения полевого транзистора.
Сначала на подложке формируется электрод затвора.
Форма, структура и размер подложки выбираются подходящим образом в зависимости от намеченной цели без каких-либо ограничений.
Материал-подложка выбирается подходящим образом в зависимости от намеченной цели без каких-либо ограничений, и его примеры включают в себя стеклянную подложку и пластмассовую подложку.
Материал стеклянной подложки выбирается подходящим образом в зависимости от намеченной цели без каких-либо ограничений, и его примеры включают в себя нещелочное стекло и кварцевое стекло.
Материал пластмассовой подложки выбирается подходящим образом в зависимости от намеченной цели без каких-либо ограничений, и его примеры включают в себя поликарбонат (PC), полиимид (PI), полиэтилентерефталат (PET) и полиэтиленнафталат (PEN).
Следует отметить, что подложка предпочтительно подвергается предварительной обработке, такой как плазменная очистка кислород, ультрафиолетовая очистка озоном и промывка ультрафиолетовым облучением, для того, чтобы очистить его поверхность и улучшить адгезию.
После этого изолирующий слой затвора формируется на электроде затвора.
После этого активный слой, содержащий оксидный полупроводник p-типа, формируется на участке, который находится в области канала, а также на изолирующем слое затвора.
После этого электрод истока и электрод стока формируются отдельно друг от друга на изолирующем слое затвора таким образом, что электрод истока и электрод стока переходят поверх активного слоя.
Описанным выше образом получают полевой транзистор. В соответствии с этим способом получения получают полевой транзистор с верхним контактом/нижним затвором, например, как проиллюстрировано на Фиг. 2.
(Отображающий элемент)
Отображающий элемент по настоящему изобретению содержит по меньшей мере элемент управления светом и цепь возбуждения, выполненную с возможностью возбуждения элемента управления светом, и может дополнительно содержать другие элементы в соответствии с необходимостью.
<Элемент управления светом>
Элемент управления светом выбирается подходящим образом в зависимости от намеченной цели без каких-либо ограничений, при условии, что он представляет собой элемент, выполненный с возможностью управления выходом света в соответствии с сигналом возбуждения. Примеры такого элемента управления светом включают в себя органический электролюминесцентный (EL) элемент, электрохромный (EC) элемент, жидкокристаллический элемент, электрофоретический элемент и электросмачивающий элемент.
<Цепь возбуждения>
Цепь возбуждения выбирается подходящим образом в зависимости от намеченной цели без каких-либо ограничений, при условии, что цепь возбуждения содержит полупроводниковый компонент по настоящему изобретению.
<Другие элементы>
Другие элементы выбираются подходящим образом в зависимости от намеченной цели без каких-либо ограничений.
Поскольку отображающий элемент по настоящему изобретению содержит полупроводниковый компонент (например, полевой транзистор) по настоящему изобретению, отображающий элемент функционирует устойчиво. Даже когда свойства элемента управления светом изменяются с течением времени, управляющий транзистор может эксплуатироваться при постоянном электроде затвора, что приводит к длительному сроку службы отображающего элемента.
(Устройство отображения изображений)
Устройство отображения изображений по настоящему изобретению содержит по меньшей мере множество отображающих элементов, множество электрических линий и устройство управления дисплеем, и может дополнительно содержать другие элементы в соответствии с необходимостью.
<Отображающие элементы>
Отображающие элементы выбираются подходящим образом в зависимости от намеченной цели без каких-либо ограничений, при условии, что они представляют собой отображающие элементы по настоящему изобретению, организованные в матрицу.
<Электрические линии>
Электрические линии выбираются подходящим образом в зависимости от намеченной цели без каких-либо ограничений, при условии, что они способны к отдельному приложению напряжения затвора и сигнала данных изображения к каждому из полевых транзисторов в каждом из отображающих элементов.
<Устройство управления дисплеем>
Устройство управления дисплеем выбирается подходящим образом в зависимости от намеченной цели без каких-либо ограничений, при условии, что оно способно управлять напряжением на затворе и сигнальным напряжением каждого из полевых транзисторов через электрические линии в соответствии с данными изображения.
<Другие элементы>
Другие элементы выбираются подходящим образом в зависимости от намеченной цели без каких-либо ограничений.
Поскольку устройство отображения изображений по настоящему изобретению содержит отображающий элемент по настоящему изобретению, устройство отображения изображений функционирует устойчиво с длительным сроком службы.
Устройство отображения изображений по настоящему изобретению может использоваться в качестве блока дисплея в мобильном информационном устройстве (например, мобильном телефоне, мобильном аудиоплеере, мобильном видеоплеере, электронной книге, персональном цифровом помощнике (PDA)) или в устройстве камеры (например, в фотокамере, видеокамере). Кроме того, устройство отображения изображений также может использоваться в качестве блока дисплея для различных типов информации в транспортной системе, например в автомобиле, на воздушном судне, на поезде и на корабле. Кроме того, устройство отображения изображений может использоваться в качестве блока дисплея для различных типов информации в измерительном устройстве, в аналитическом устройстве, в медицинском оборудовании или в рекламных носителях.
(Система)
Система по настоящему изобретению содержит по меньшей мере устройство отображения изображений по настоящему изобретению и устройство генерирования данных изображения.
Устройство генерирования данных изображения выполнено с возможностью генерирования данных изображения на основе информации об изображении, подлежащем отображению, а также с возможностью вывода данных изображения на устройство отображения изображений.
Поскольку система по настоящему изобретению содержит устройство отображения изображений по настоящему изобретению, эта система может отображать информацию об изображении устойчиво с высокой эффективностью.
Далее объясняется устройство отображения изображений по настоящему изобретению.
Что касается устройства отображения изображений по настоящему изобретению, может использоваться структура, раскрытая, например, в абзацах [0059] - [0060] и на Фиг. 2 и 3 патентного документа JP-A № 2010-074148.
Далее со ссылкой на чертеж объясняется один пример вариантов осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 6 представляет собой диаграмму, иллюстрирующую дисплей, в котором отображающие элементы организованы в матрицу. Как проиллюстрировано на Фиг. 6, этот дисплей содержит число «n» линий развертки (X0, X1, X2, X3, … Xn-2, Xn-1), расположенных вдоль направления оси X с постоянным интервалом, число «m» линий данных (Y0, Y1, Y2, Y3, … Ym-1), расположенных вдоль направления оси Y с постоянным интервалом, и число «m» линий подачи тока (Y0i, Y1i, Y2i, Y3i, … Ym-1i), расположенных вдоль направления оси Y с постоянным интервалом. Следует отметить, что на Фиг. 7, 11, 12 и 13 одинаковая ссылочная позиция (например, X1, Y1) обозначает одинаковую структурную единицу.
Соответственно, отображающий элемент 302 может быть задан с помощью линии развертки и линии данных.
Фиг. 7 представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую один пример отображающего элемента по настоящему изобретению.
Как проиллюстрировано в качестве одного примера на Фиг. 7, отображающий элемент содержит органический электролюминесцентный (EL) элемент 350 и цепь 320 возбуждения, выполненная с возможностью вызывать излучение органического электролюминесцентного элемента 350. В частности, дисплей 310 представляет собой так называемый органический электролюминесцентный дисплей с активной матрицей. Кроме того, дисплей 310 является цветным дисплеем с диагональю 32 дюйма. Следует отметить, что размер дисплея не ограничивается вышеупомянутым размером.
Далее объясняется цепь 320 возбуждения, изображенная на Фиг. 7.
Цепь 320 возбуждения содержит два полевых транзистора 10 и 20 и конденсатор 30.
Полевой транзистор 10 функционирует как переключающий элемент. Электрод G затвора полевого транзистора 10 соединен с заданной линией развертки, а электрод S истока полевого транзистора 10 соединен с заданной линией данных. Кроме того, электрод D стока полевого транзистора 10 соединен с одним из двух выводов конденсатора 30.
Полевой транзистор 20 выполнен с возможностью подачи электрического тока к органическому электролюминесцентному элементу 350. Электрод G затвора полевого транзистора 20 соединен с электродом D стока полевого транзистора 10. Электрод D стока полевого транзистора 20 соединен с анодом органического электролюминесцентного элемента 350, а электрод D истока полевого транзистора 20 соединен с заданной линией подачи электрического тока.
Конденсатор 30 выполнен с возможностью сохранять состояние полевого транзистора 10, то есть данные. Другой вывод конденсатора 30 соединен с заданной линией подачи электрического тока.
По мере того, как полевой транзистор 10 переходит в состояние «включено», данные изображения сохраняются в конденсаторе 30 посредством сигнальной линии Y2. Даже после перехода полевого транзистора 10 в состояние «выключено» полевой транзистор 20 поддерживается в состоянии «включено», соответствующем данным изображения, так что органический электролюминесцентный элемент 350 возбуждается.
Фиг. 8 иллюстрирует один пример позиционной взаимосвязи между органическим электролюминесцентным элементом 350 и полевым транзистором 20, служащим в качестве цепи возбуждения в отображающем элементе. В этом примере органический электролюминесцентный элемент 350 предусматривается рядом с полевым транзистором 20. Следует отметить, что полевой транзистор и конденсатор (не проиллюстрирован) формируются на одной и той же подложке.
2
2
3
Хотя это и не проиллюстрировано на Фиг. 8, также предпочтительно, чтобы поверх активного слоя 22 была сформирована защитная пленка. Что касается материала защитной пленки, подходящим образом может использоваться SiO, SiNx, AlO или фторполимер.
2
3
2
2
Как проиллюстрировано на Фиг. 9, например, органический электролюминесцентный элемент 350 может быть сформирован над полевым транзистором 20. В этом случае электрод 26 затвора должен быть прозрачным. Следовательно, что касается электрода 26 затвора, используются прозрачные проводящие оксиды, такие как ITO, InO, SnO, ZnO, легированный галлием ZnO, легированный алюминием ZnO и легированный сурьмой SnO. Следует отметить, что ссылочная позиция 360 обозначает изолирующую пленку промежуточного слоя (выравнивающую пленку). Что касается изолирующей пленки промежуточного слоя, может использоваться полиимид или акриловая смола.
На Фиг. 8 и 9 полевой транзистор 20 содержит подложку 21, активный слой 22, электрод 23 истока, электрод 24 стока, изолирующий слой 25 затвора и электрод 26 затвора. Органический электролюминесцентный элемент 350 содержит катод 312, анод 314 и органический электролюминесцентный слой 340 тонкой пленки.
Фиг. 10 представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую один пример органического электролюминесцентного элемента.
На Фиг. 10 органический электролюминесцентный элемент 350 содержит катод 312, анод 314 и органический электролюминесцентный слой 340 тонкой пленки.
Материал катода 312 выбирается подходящим образом в зависимости от намеченной цели без каких-либо ограничений, и его примеры включают в себя алюминий (Al), сплав магний (Mg) - серебро (Ag), сплав алюминий (Al) - литий (Li) и оксид олова-индия (ITO). Следует отметить, что пленки сплава магний (Mg) - серебро (Ag) с достаточной толщиной формируют электрод с высоким коэффициентом отражения, а его чрезвычайно тонкая пленка (толщиной менее чем примерно 20 нм) формирует полупрозрачный электрод. На Фиг. 10 свет выходит со стороны анода. Однако свет может выходить со стороны катода при выполнении катода прозрачным или полупрозрачным.
Материал анода 314 выбирается подходящим образом в зависимости от намеченной цели без каких-либо ограничений, и его примеры включают в себя оксид олова-индия (ITO), оксид цинка-индия (IZO) и сплав серебро (Ag) - неодим (Nd). Следует отметить, что в случае, когда используется сплав серебра, получаемый электрод становится электродом с высоким коэффициентом отражения, который подходит для выхода света со стороны катода.
Органический электролюминесцентный слой 340 тонкой пленки содержит слой 342 перемещения электронов, светоизлучающий слой 344 и слой 346 перемещения дырок. Слой 342 перемещения электронов соединен с катодом 312, а слой 346 перемещения дырок соединен с анодом 314. По мере того, как заданное напряжение подается между анодом 314 и катодом 312, светоизлучающий слой 344 излучает свет.
Здесь слой 342 перемещения электронов и светоизлучающий слой 344 могут формировать один слой. Кроме того, слой инжекции электронов может быть предусмотрен между слоем 342 перемещения электронов и катодом 312. Кроме того, слой инжекции дырок может быть предусмотрен между слоем 346 перемещения дырок и анодом 314.
Что касается элемента управления светом, так называемого органического электролюминесцентного элемента «с нижним испусканием», в котором свет выходит со стороны подложки (нижняя сторона на Фиг. 10), он был объяснен выше. Однако элемент управления светом может представлять собой органический электролюминесцентный элемент «с верхним испусканием», в котором свет выходит со стороны, противоположной подложке.
Фиг. 11 представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую другой пример устройства отображения изображений по настоящему изобретению.
На Фиг. 11 устройство отображения изображений содержит отображающий элемент 302, линии (линии развертки, линии данных и линии подачи электрического тока) и устройство 400 управления дисплеем.
Устройство 400 управления дисплеем содержит схему 402 обработки данных изображения, цепь 404 возбуждения линий развертки и цепь 406 возбуждения линий данных.
Схема 402 обработки данных изображения оценивает яркость множества отображающих элементов 302 на основе выходного сигнала схемы вывода изображения.
Цепь 404 возбуждения линий развертки индивидуально подает напряжение на число «n» линий развертки в соответствии с инструкциями схемы 402 обработки данных изображения.
Цепь 406 возбуждения линий данных индивидуально подает напряжение на число «m» линий данных в соответствии с инструкциями схемы 402 обработки данных изображения.
Описанный выше вариант осуществления объясняет случай, в котором элемент управления светом представляет собой органический электролюминесцентный элемент, но элемент управления светом не ограничивается органическим электролюминесцентным элементом. Например, элемент управления светом может быть электрохромным элементом. В этом случае дисплей является электрохромным дисплеем.
Кроме того, элемент управления светом может быть жидкокристаллическим элементом. В этом случае дисплей является жидкокристаллическим дисплеем, и линия подачи тока не нужна для отображающего элемента 302ʹ, как проиллюстрировано на Фиг. 12. Кроме того, как проиллюстрировано на Фиг. 13, цепь 320ʹ возбуждения может состоять из одного полевого транзистора 40, который идентичен полевым транзисторам 10 и 20. В полевом транзисторе 40 электрод G затвора соединен с заданной линией развертки, а электрод S истока соединен с заданной линией данных. Кроме того, электрод D стока соединен с конденсатором 361 и электродом пиксела жидкокристаллического элемента 370.
Кроме того, элемент управления светом может быть электрофоретическим элементом, неорганическим электролюминесцентным элементом или электросмачивающим элементом.
Случай, в котором система по настоящему изобретению является телевизионным устройством, объяснен выше, но система не ограничивается этим при условии, что система содержит устройство отображения изображений в качестве устройства для отображения изображений и информации. Например, система может быть компьютерной системой, в которой компьютер (включая персональный компьютер) соединен с устройством отображения изображений.
Поскольку система по настоящему изобретению содержит устройство отображения изображений по настоящему изобретению, система функционирует устойчиво с длительным сроком службы.
Примеры
Далее объясняются примеры настоящего изобретения, но эти примеры не должны рассматриваться как ограничивающие объем настоящего изобретения.
(Примеры 1-15)
<Получение пленки содержащего Tl оксидного полупроводника>
2-этилгексаноат таллия (695,2 мг) растворяли в 2 мл толуола, чтобы тем самым получить раствор A соединения таллия. Молярная концентрация таллия (Tl) в растворе A соединения таллия составляла 1М.
Путем добавления 0,173 мл раствора 2-этилгексаноата магния в толуоле, который представлял собой раствор с концентрацией магния 3,0 мас.% (эквивалентно 1,158M), получали 1,827 мл раствора B соединения магния в толуоле. Молярная концентрация магния (Mg) в растворе B соединения магния составляла 0,1М.
Путем добавления 0,495 мл раствора 2-этилгексаноата цинка в толуоле, который представлял собой раствор с концентрацией цинка 3,0 мас.% (эквивалентно 0,404M), получали 1,505 мл раствора С соединения цинка в толуоле. Молярная концентрация цинка (Zn) в растворе C соединения цинка составляла 0,1М.
Гексаметилдисилазан (0,104 мл) разбавляли 9,896 мл толуола, чтобы тем самым получить раствор D соединения кремния. Молярная концентрация кремния (Si) в растворе D соединения кремния составляла 0,1М.
Пинаколовый сложный эфир фенилборной кислоты (204,1 мг) растворяли в 2 мл толуола, чтобы тем самым получить раствор Е соединения бора. Молярная концентрация бора (В) в растворе Е соединения бора составляла 0,5М.
Изопропоксид теллура (IV) (0,364 мл) разбавляли 10 мл толуола, чтобы тем самым получить раствор F соединения теллура. Молярная концентрация теллура (Те) в растворе F соединения теллура составляла 0,1М.
Ацетилацетонат галлия (183,5 мг) растворяли в 2 мл толуола, чтобы тем самым получить раствор G соединения галлия. Молярная концентрация галлия (Ga) в растворе G соединения галлия составляла 0,25М.
Ацетилацетонат алюминия (162,2 мг) растворяли в 2 мл толуола, чтобы тем самым получить раствор Н соединения алюминия. Молярная концентрация алюминия (Al) в растворе Н соединения алюминия составляла 0,25М.
2-этилгексаноат олова (0,341 мл), имеющий чистоту 95 мас.%, и 1,59 мл толуола смешивали, чтобы тем самым получить раствор I соединения олова. Молярная концентрация олова (Sn) в растворе I соединения олова составляла 0,5М.
Трифенилсурьма (353,1 мг) растворяли в 2 мл толуола, чтобы тем самым получить раствор J соединения сурьмы. Молярная концентрация сурьмы (Sb) в растворе J соединения сурьмы составляла 0,5М.
2-этилгексаноат свинца (0,333 мл) и 1,667 мл толуола смешивали, чтобы тем самым получить раствор К соединения свинца. Молярная концентрация свинца (Pb) в растворе К соединения свинца составляла 0,5М.
Путем добавления 0,968 мл раствора 2-этилгексаноата висмута в ксилоле, который представлял собой раствор с концентрацией висмута 24 мас.% (эквивалентно 1,033M), к 0,968 мл толуола получали раствор L соединения висмута. Молярная концентрация висмута (Bi) в растворе L соединения висмута составляла 0,5М.
С помощью этих растворов, были приготовлены 15 типов чернил (композиций для получения оксидного полупроводника p-типа), имеющих составы, показанные в Таблице 1.
После этого каждые из 15 чернил наносили методом центрифугирования на стеклянную подложку. После сушки чернил при температуре 120°C в течение 1 часа чернила отжигали при температуре 250°C в течение 3 часов с одновременным облучением светом эксимерной лампы (длина волны: 222 нм) в потоке азота, имеющего концентрацию кислорода от 0,1 частей на миллион до 0,3 частей на миллион, чтобы тем самым сформировать содержащие Tl оксидные пленки (пленки оксидного полупроводника p-типа) этих 15 составов.
<b>Таблица 1</b>
Чернила
Состав чернил
Молярная доля металлического элемента
Толуол[мл]
Раствор A соединения таллия [мл]
Раствор соединения металла, отличающегося от таллия
Пример 1
1
Только Tl
1
1
нет
Пример 2
2
Tl:Mg=1:0,1
0
1
Раствор B соединения магния (1 мл)
Пример 3
3
Tl:Zn=1:0,1
0
1
Раствор C соединения цинка (1 мл)
Пример 4
4
Tl:Si=1:0,2
0
1
Раствор D соединения кремния (2 мл)
Пример 5
5
Tl:B=1:0,05
1
1
Раствор E соединения бора (0,1 мл)
Пример 6
6
Tl:Te=1:0,05
0,5
1
Раствор F соединения теллура (0,5 мл)
Пример 7
7
Tl:Ga=1:1
0
0,5
Раствор G соединения галлия (2 мл)
Пример 8
8
Tl:Al=1:1
0
0,5
Раствор H соединения алюминия (2 мл)
Пример 9
9
Tl:Ga:Al=1:0,5:0,5
0
0,5
Раствор G соединения галлия (1 мл)/Раствор H соединения алюминия (1 мл)
Пример 10
10
Tl:Al=2:1
0,5
0,5
Раствор H соединения алюминия (1 мл)
Пример 11
11
Tl:Al:Mg=1:0,99:0,01
0
0,5
Раствор H соединения алюминия (1,98 мл)/Раствор B соединения магния (0,05 мл)
Пример 12
12
Tl:Sn=1:1
1
1
Раствор I соединения олова (2 мл)
Пример 13
13
Tl:Sb=1:0,4
1
1
Раствор J соединения сурьмы (0,8 мл)
Пример 14
14
Tl:Pb=1:0,5
1
1
Раствор K соединения свинца (1 мл)
Пример 15
15
Tl:Bi=1:0,5
1
1
Раствор L соединения висмута (1 мл)
(Сравнительный пример 1)
Путем добавления 0,767 мл раствора неодеканоата меди с концентрацией 8,28 мас.% в толуоле (эквивалентно 1,30M) к 1,233 мл толуола получали чернила для оксида Cu. Аналогично Примеру 1, чернила для оксида Cu наносили на стеклянную подложку с помощью покрытия методом центрифугирования с последующей сушкой чернил при температуре 120°C в течение 1 часа. После этого чернила отжигали при температуре 250°C в течение 3 часов с одновременным облучением чернил светом эксимерной лампы (длина волны: 222 нм) в потоке азота.
<Измерение толщины пленки>
Спектр отражения (длина волны: от примерно 300 нм до примерно 700 нм) каждой из оксидных пленок, полученных в Примерах 1-15 и Сравнительном примере 1, анализировали с использованием отражательного монитора толщины пленки (FE-3000 получения компании Otsuka Electronics Co., Ltd.), чтобы тем самым определить толщину оксидной пленки. Результаты показаны в Таблице 2.
<Рентгеновская дифракция>
Каждую из оксидных пленок Примеров 1-15 и Сравнительного примера 1 подвергали рентгеновской дифракционной спектроскопии посредством XʹPertPro (производства компании Philips).
2
В рентгеновской дифракционной спектроскопии, выполненной на оксидных полупроводниках p-типа Примеров 1-6, самый сильный пик появлялся при значении 2θ примерно 29 градусов, а второй по силе пик появлялся между примерно 32 градусами и примерно 34 градусами. Эти положения пиков соответствуют известной кристаллической структуре (ромбоэдрическая система, пространственная группа: R3m) TlO.
2
2
В рентгеновской дифракционной спектроскопии, выполненной на оксидных полупроводниках p-типа Примеров 7-9, и 11, два самых сильных пика появлялись около 31 градуса и около 33 градусов, соответственно. Этот результат соответствует известной кристаллической структуре (ромбоэдрическая система, пространственная группа: R3m) TlAlO и TlGaO.
В рентгеновской дифракционной спектроскопии, выполненной на оксидных полупроводниках p-типа Примеров 10 и 12-15, дифракционный пик не наблюдался, и было найдено, что эти пленки были аморфными.
2
2
2
В рентгеновской дифракционной спектроскопии, выполненной на оксиде Cu Сравнительного примера 1, самый сильный пик появлялся при значении 2θ примерно 36 градусов, и пики, имеющие меньшую интенсивность, наблюдались около 39 градусов, около 42 градусов, и около 61 градуса. Пик около 39 градусов соответствует кристаллу CuO, а пики около 42 градусов и около 61 градуса соответствуют кристаллу CuO. Считалось, что пик около 36 градусов наблюдался как неразделенные пики от кристалла CuO и от кристалла CuO. Из приведенных выше результатов было найдено, что полученная оксидная пленка Cu находилась в поликристаллическом состоянии, в котором были смешаны кристаллы CuO и кристаллы CuO.
<Измерение эффекта Холла>
В четырех углах каждой из оксидных пленок Примеров 1-15 и Сравнительного примера 1, вакуумным осаждением в паровой фазе были сформированы круглые пленки Au. Эти пленки Au использовали в качестве электрода, и измерение эффекта Холла выполняли посредством ResiTest 8400 (производства компании TOYO Corporation). Результаты для объемного удельного сопротивления, концентрации носителей заряда и оценки n-типа/p-типа представлены в Таблице 2.
<b>Таблица 2</b>
Молярная доля металлического элемента
Толщина пленки [нм]
Объемное удельное сопротивление [Ом×cm]
Концентрация носителей заряда[/см<sup>3</sup>]
оценка n-типа/p-типа
Пример 1
Только Tl
61
3,78×10<sup>0</sup>
5,90×10<sup>16</sup>
p
Пример 2
Tl:Mg=1:0,1
63
9,63×10<sup>0</sup>
5,40×10<sup>16</sup>
p
Пример 3
Tl:Zn=1:0,1
64
4,95×10<sup>1</sup>
9,00×10<sup>15</sup>
p
Пример 4
Tl:Si=1:0,2
52
9,63×10<sup>1</sup>
2,70×10<sup>16</sup>
p
Пример 5
Tl:B=1:0,05
62
8,39×10<sup>0</sup>
3,10×10<sup>16</sup>
p
Пример 6
Tl:Te=1:0,05
62
9,66×10<sup>0</sup>
3,40×10<sup>16</sup>
p
Пример 7
Tl:Ga=1:1
50
8,49×10<sup>-1</sup>
2,10×10<sup>17</sup>
p
Пример 8
Tl:Al=1:1
52
2,30×10<sup>-1</sup>
5,90×10<sup>17</sup>
p
Пример 9
Tl:Ga:Al=1:0,5:0,5
55
5,12×10<sup>-1</sup>
3,05×10<sup>17</sup>
p
Пример 10
Tl:Al=2:1
47
9,18×10<sup>4</sup>
8,50×10<sup>14</sup>
p
Пример 11
Tl:Al:Mg=1:0,99:0,01
51
1,03×10<sup>-1</sup>
1,32×10<sup>18</sup>
p
Пример 12
Tl:Sn=1:1
61
6,45×10<sup>3</sup>
1,21×10<sup>15</sup>
p
Пример 13
Tl:Sb=1:0,4
55
2,85×10<sup>2</sup>
8,75×10<sup>15</sup>
p
Пример 14
Tl:Pb=1:0,5
55
9,30×10<sup>2</sup>
6,10×10<sup>15</sup>
p
Пример 15
Tl:Bi=1:0,5
60
5,78×10<sup>2</sup>
1,80×10<sup>16</sup>
p
Сравни-тельныйПример 1
Только Cu
62
3,60×10<sup>8</sup>
Не могло быть измерено
Не могло быть оценено
2
2
2
0,5
0,5
2
Рассмотрение результатов рентгеновской дифракции и измерения эффекта Холла в комбинации показало, что полученными были кристаллические пленки TlO в Примерах 1-6, TlGaO в Примере 7, TlAlO в Примерах 8 и 11, и Tl(AlGa)O в Примере 9, при условии, что содержание кислорода было избыточным в отношении отличия от стехиометрии. Tl в каждой пленке находился в одновалентном состоянии. Их электрические свойства соответствовали p-типу, использующему дырки в качестве носителей заряда. Пленки Примеров 10 и 12-15 были аморфными, и информация относительно валентности Tl не могла быть получена из их структур, но по результатам измерений эффекта Холла было подтверждено, что эти пленки имеют свойства проводимости р-типа.
4
2
Во всех Примерах можно было подтвердить, что дырки присутствуют в пленке в достаточной концентрации. Предполагалось, что дырки образуются за счет отклонения от стехиометрии в сторону избытка кислорода в Примерах 1-10 и 12-15. Образование дырок было достигнуто путем выбора подходящего соединения металла, содержавшегося в композиции, и оптимизации различных параметров этапа сушки и отжига после нанесения композиции на подложку. Свойства проводимости контролировали в диапазоне от 0,230 Ом×см до 9,18×10 Ом×см путем изменения соотношения металлических элементов, содержащихся в оксидной пленке. В Примере 11 1% мест Al в кристалле TlAlO было замещено магнием. Дырки создавались путем легирования с образованием дефектов замещения в дополнение к отклонению от стехиометрии в сторону избытка кислорода, и в результате была получена самая высокая концентрация дырок среди всех Примеров.
В частности, во всех Примерах дырки присутствовали в пленке в достаточной концентрации, которая была реализована с помощью легирования дырками, и высокая подвижность носителей заряда была достигнута путем формирования пика валентной зоны с помощью 6s-орбитали одновалентного Tl, и поэтому были реализованы полезные свойства проводимости р-типа.
2
8
С другой стороны, в Сравнительном примере 1 полученная пленка была поликристаллической пленкой, в которой были смешаны кристалл CuO и кристалл CuO, как это видно из результатов рентгеновской дифракции. Измерение концентрации носителей заряда или оценка проводимости не могли быть выполнены, поскольку удельное сопротивление было слишком высоким. Когда объемное удельное сопротивление активного слоя в полупроводниковом компоненте было больше 10 Ом×см, было затруднительно достичь омического контакта с электродом, присоединенным к полупроводнику. Поэтому пленка Сравнительного примера 1 была не подходящей для использования в качестве активного слоя.
Соответственно, оксидная пленка по настоящему изобретению, которая содержала Tl и была легирована дырками, могла достичь заданной проводимости р-типа. Однако обычная оксидная пленка Cu не могла достичь полезных свойств проводимости р-типа, поскольку два валентных состояния Cu присутствовали вместе.
(Пример 16)
<Получение полевого транзистора>
- Подготовка материала-основы (электрод затвора, изолирующий слой затвора) -
Что касается материала-основы, использовалась подложка из Si с термически окисленной пленкой (толщина: 200 нм). Подложку из Si подвергали промывке ультразвуком с использованием нейтрального моющего средства, чистой воды и изопропилового спирта. После сушки подложка была дополнительно подвергнута ультрафиолетовой обработке озоном при температуре 90°C в течение 10 минут. Следует отметить, что термически окисленная пленка служила в качестве изолирующего слоя затвора, а подложка из Si служила в качестве электрода затвора.
- Формирование электрода истока и электрода стока -
На термически окисленную пленку осаждали Cr толщиной 1 нм, а затем осаждали Au толщиной 50 нм, оба с помощью осаждения из паровой фазы. После этого сверху наносили фоторезист, и нанесенный фоторезист подвергали предварительному отжигу, экспонированию с помощью устройства экспонирования и проявке, чтобы тем самым сформировать рисунок резиста, соответствующий формируемым электродам. Кроме того, удаляли часть пленки Cr/Au, на которой не был сформирован рисунок резиста с последующим удалением рисунка резиста, чтобы тем самым сформировать электрод истока и электрод стока. Длина канала составила 10 мкм, а ширина канала составила 30 мкм.
- Приготовление полупроводниковых чернил для струйной печати -
Тригидрат нитрата таллия (4,44 г) (эквивалент 10 мМ) растворяли в 10 мл 2-метоксиэтанола, чтобы тем самым получить раствор М соединения Tl. Кроме того, 3,75 г (эквивалент 10 мМ) нонагидрата нитрата алюминия растворяли в 10 мл 2-метоксиэтанола, чтобы тем самым получить раствор N соединения Al.
Пропиленгликоль (4 мл), 2-метоксиэтанол (2 мл), раствор М соединения Tl (1 мл) и раствор N соединения Al (1 мл) смешивали и перемешивали, чтобы тем самым приготовить полупроводниковые чернила для струйной печати (чернила О из TlAl). Молярное отношение Tl и Al в этих чернилах составляло 1:1.
- Формирование активного слоя -
Чернила О из TlAl посредством струйной печати наносили на заданную площадь подложки, на которой были сформированы электрод истока и электрод стока. После сушки чернил при температуре 120°C в течение 1 часа чернила отжигали при температуре 250°C в течение 3 часов с одновременным облучением светом эксимерной лампы (длина волны: 222 нм), чтобы тем самым сформировать оксидную пленку TlAl, имеющую толщину 30 нм. В результате этого была завершена структура полевого транзистора.
(Пример 17)
<Получение полевого транзистора>
Полевой транзистор получали тем же самым образом, что и в Примере 16, за исключением того, что полупроводниковые чернила заменяли следующими полупроводниковыми чернилами (чернила R из TlSb).
- Приготовление полупроводниковых чернил для струйной печати -
Формиат таллия (2,49 г) (эквивалент 10 мМ) растворяли в 10 мл диметиламиноэтанола, чтобы тем самым получить раствор Р соединения Tl. Кроме того, 3,53 г (эквивалент 10 мМ) трифенилсурьмы растворяли в 10 мл диметиламиноэтанола, чтобы тем самым получить раствор Q соединения сурьмы.
Пропиленгликоль (3 мл), диметиламиноэтанол (3 мл), раствор P соединения таллия (1 мл) и раствор Q соединения сурьмы (1 мл) смешивали и перемешивали, чтобы тем самым приготовить полупроводниковые чернила для струйной печати (чернила R из TlSb). Молярное отношение Tl и Sb в этих чернилах составляло 1:1.
<Оценка>
Свойства переноса (Vds=-10 В) полевых транзисторов, полученных в Примерах 16 и 17, измеряли, и были продемонстрированы превосходные свойства нормально разомкнутого транзистора p-типа. Следует отметить, что подвижность носителей заряда полевого транзистора по Примеру 16 была больше, чем у полевого транзистора по Примеру 17. Полевой транзистор по Примеру 17 имел более высокое Vth (пороговое напряжение) по сравнению с транзистором по Примеру 16.
Варианты осуществления настоящего изобретения являются, например, следующими.
<1> Оксидный полупроводник p-типа, содержащий:
оксид металла, содержащий таллий (Tl), где оксид металла был легирован дырками.
<2> Оксидный полупроводник p-типа в соответствии с пунктом <1>, при этом оксид металла содержит магний (Mg), кальций (Ca), стронций (Sr), барий (Ba), цинк (Zn), кадмий (Cd), бор (B), алюминий (Al), галлий (Ga), кремний (Si), германий (Ge) или теллур (Те), или любую их комбинацию.
<3> Оксидный полупроводник p-типа в соответствии с пунктом <1> или <2>, при этом оксид металла содержит олово (Sn), сурьму (Sb), свинец (Pb) или висмут (Bi), или любую их комбинацию.
<4> Оксидный полупроводник p-типа в соответствии с любым из пунктов <1> - <3>, в котором оксид металла содержит алюминий (Al) или галлий (Ga), или их оба.
<5> Оксидный полупроводник p-типа в соответствии с пунктом <4>, в котором количество молей таллия (Tl), содержащегося в оксиде металла, по существу равно общей сумме молей алюминия (Al) и галлия (Ga), содержащихся в оксиде металла.
<6> Композиция для получения оксидного полупроводника p-типа, содержащая:
растворитель; и
содержащее Tl соединение,
при этом композиция используется для получения оксидного полупроводника p-типа в соответствии с любым из пунктов <1> - <5>.
<7> Способ получения оксидного полупроводника p-типа, содержащий:
нанесение композиции на основание; и
выполнение термической обработки после нанесения,
при этом оксидный полупроводник p-типа является оксидным полупроводником p-типа в соответствии с любым из пунктов <1> - <5>, и
при этом композиция содержит растворитель и содержащее Tl соединение.
<8> Полупроводниковый компонент, содержащий:
активный слой,
при этом активный слой содержит оксидный полупроводник p-типа в соответствии с любым из пунктов <1> - <5>.
<9> Полупроводниковый компонент в соответствии с пунктом <8>, при этом полупроводниковый компонент является диодом, содержащим:
первый электрод;
второй электрод; и
активный слой, образованный между первым электродом и вторым электродом.
<10> Полупроводниковый компонент в соответствии с пунктом <8>, при этом полупроводниковый компонент является полевым транзистором, содержащим:
электрод затвора, выполненный с возможностью приложения напряжения затвора;
электрод истока и электрод стока, оба из которых выполнены с возможностью вывода электрических токов;
активный слой, образованный между электродом истока и электродом стока; и
изолирующий слой затвора, образованный между электродом затвора и активным слоем.
<11> Отображающий элемент, содержащий:
элемент управления светом, выполненный с возможностью управления выходом света в соответствии с сигналом возбуждения; и
цепь возбуждения, которая содержит полупроводниковый компонент в соответствии с пунктом <8> и выполнена с возможностью возбуждения элемента управления светом.
<12> Отображающий элемент в соответствии с пунктом <11>, в котором элемент управления светом содержит органический электролюминесцентный элемент, электрохромный элемент, жидкокристаллический элемент, электрофоретический элемент или электросмачивающий элемент.
<13> Устройство отображения изображений, которое отображает изображение, соответствующее данным изображения, и которое содержит:
множество отображающих элементов в соответствии с пунктом <11>, организованных в матрицу;
множество электрических линий, каждая из которых выполнена с возможностью отдельного приложения напряжения затвора к полевым транзисторам в каждом из отображающих элементов; и
устройство управления дисплеем, выполненное с возможностью индивидуального управления напряжением затвора каждого из полевых транзисторов посредством электрических линий в соответствии с данными изображения.
<14> Система, содержащая:
устройство отображения изображений в соответствии с пунктом <13>; и
устройство генерирования данных изображения, выполненное с возможностью генерирования данных изображения на основе информации об изображении, подлежащем отображению, и с возможностью вывода сгенерированных данных изображения на устройство отображения изображений.
СПИСОК ССЫЛОЧНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
2: катод
3: слой полупроводника n-типа
4: слой полупроводника p-типа
5: анод
6: диод с p-n переходом
10: полевой транзистор
20: полевой транзистор
22: активный слой
23: электрод истока
24: электрод стока
25: изолирующий слой затвора
26: электрод затвора
40: полевой транзистор
302, 302ʹ: отображающий элемент
310: дисплей
320, 320ʹ: цепь возбуждения
370: жидкокристаллический элемент
400: устройство управления дисплеем