Аморфные полупроводники и приборы на их основе - Хамакава Й.
Скачать (прямая ссылка):
При исследовании влияния смещения переменного тока на деградацию a-Si : Н-ТПТ [4] не обнаружено никаких изменений после 2 - 109 операций включения при частоте 100 Гц (V~D - ± 10 В и VQ = 15 В). Отмечено также, что ТПТ оставались стабильными после 7-облучения. Были выполнены температурные испытания a-Si : Н-ТПТ при смещении постоянным током [37], в результате которых наблюдался сдвиг +KfA при положительном смещении и -Уth при отрицательном смещении.
По состоянию на 1983 г. надежность a-Si-ТПТ была неудовлетворительной; необходимы дальнейшие исследования, направленные на повышение стабильности приборов.
6.1.4. Применения a-Si-ТПТ
Логические схемы
Из логических устройств с применением a-Si-ТПТ были исследованы схемы с инверторами в интегральном исполнении. Интегральный инвертор типа обеднение - обогащение состоял из ТПТ со ступенчатым расположением электродов и нагрузочного сопротивления, которым служил слой п +-a-Si [4]. Этот инвертор работал при напряжении питания 15 В. Инвертор типа обогащение - обогащение состоял из двух компланарных ТПТ, в которых в качестве подзатворного диэлектрика использовался Si02, химически осажденный из газовой фазы Ё реакторе пониженного давления. Геометрическое бета-отношение в таком инверторе, т.е. отношение величины W/L ключевого и нагрузочного транзисторов, составляло около 20; максимальное усиление слабого сигнала равнялось 2 при питающем напряжении 10 В [23].
Инвертор типа обогащение — обеднение был изготовлен на двух одинаковых по размерам ТПТ со ступенчатым расположением электродов. Они содержали пленку a-Si, полученную в дуговом разряде, и подзатвор-ный диэлектрик из Si02, полученного в реакторе пониженного давления методом ХГФО.
Нагрузочный транзистор был смещен подачей отрицательного напряжения на затвор, поэтому он мог работать как р-канальный ТПТ. В результате, как показано на рис. 6.1.12, при питающем напряжении V~DD =
294
I_i_I_¦ ^ JxSw . i , i 1 I
О 10 20. ¦ 30 40 V?„,B
Рис. 6.1.12. Переходные характеристики интегрального инвертора на транзисторах, работающих в режимах обогащение - обеднение:
/ - нагрузочный р-канапьный полевой транзистор; // - ключевой л-канальный полевой транзистор; цифры у кривых - Удд, В; 1 - экспериментальные данные; 2 - расчетные
= 40 В было достигнуто усиление малого сигнала, равное 10. На инверторе типа обогащение - обеднение, были получены хорошие статические переходные характеристики, однако для этого требуется высокое напряжение питания. В исследованиях Нара и др. был изготовлен кольцевой генератор в интегральном исполнении на девяти инверторах типа обогащение — обеднение и получены минимальное время задержки распространения сигнала на затворе — 110 мкс и постоянное произведение мощность - задержка на затворе около 480 пДж.
Отмеченные выше исследования были предприняты с целью выяснения возможности создания схем на а-8ЬТПТ в интегральном исполнении. Исследователи пришли в выводу, что для практического использования как статические, так и динамические характеристики пока являются неудовлетворительными. Однако при оптимизации конструкции прибора и использовании высококачественных ТПТ можно достигнуть существенного улучшения параметров.
Применение в панелях дисплеев на жидких кристаллах с адресацией
Наиболее привлекательным является использование а-8ьТПТ в панелях дисплеев на жидких кристаллах. Связано это с тем, что транзистор а-81-ТПТ является одним из немногих нелинейных приборов, которые могут применяться в устройствах большой площади. Два способа управления жидкокристаллическими элементами показаны на рис. 6.1.13 в виде эквивалентных схем единичных ячеек изображения. »
В работе [3] была успешно изготовлена матрица 7x5, использую-
295
о IV, тс
Рис. 6.1.13. Динамические характеристики схем единичных ячеек изображения с одним (д) и двумя (б) а-Бі-ТПТ:
И'р - ширина импульса на затворе, мкс; ЖК - жидкий кристалл
щая a-Si-ТПТ со ступенчатым расположением электродов (длина канала 40 мкм, ширина 500 мкм, S-N-подзатворный диэлектрик получен плазменным химическим осаждением). По причине большой нагрузочной емкости 10 пФ время топ, необходимое для насыщения потенциала Vs через конденсатор Су, составляло > 200 мкс. Панель с мерцающими нематическими жидкими кристаллами работала при напряжении на затворе 15 В. Было достигнуто 250 линий на дисплей при времени кадра 25 мс. В принципе возможно сканирование 1000 линий на дисплей.
В работе Каваи и др. также изготовлялась матрица 7x5 при использовании a-Si-ТПТ со ступенчатым расположением электродов при ширине канала 40 и длине 2400 мкм (химически осажденная в плазме Si02). Светозащитный слой был нанесен поверх a-Si-ТПТ. Такая панель с мерцающими нематическими жидкими кристаллами имела 40 линий на дисплей при 10 В на затворе и 10 В на стоке. В принципе ожидается 500 линий на дисплей.
Снижение числа линий сканирования на кадр обусловлено, главным образом, утечкой тока через жидкокристаллические элементы. Чтобы
избежать этого, в исследованиях Сугиура и др. применялась схема единичной ячейки изображения с двумя a-Si-ТПТ (рис. 6.1.13, б). Были изготовлены матрицы 4 х 2. В таком методе характеристики накопления не зависят от свойств материала жидкого кристалла и можно использовать накопительный конденсатор малой емкости. При этом величина г может быть существенно уменьшена по сравнению с TQn для схем на рис. 6.1.13, а. Измеренное значение тдп составляло 40 мкс. Однако наблюдалось большое падение накопленного напряжения на конденсаторе. Это обусловлено емкостной связью с входным конденсатором С s первого транзистора.
