Физика полупроводниковых приборов - Зи С.М.
Скачать (прямая ссылка):
Dsat'
: 2 L
Ои о-иту.
(8)
Уравнение представляет собой квадратичную зависимость тока насыщения
стока от эффективного напряжения затвора (UG-UT). Крутизна в области
насыщения выражается как
В тонкопленочных транзисторах TFT обедненного типа величина тока
насыщения стока при нулевом смещении затвора может быть представлена в
виде
'do ¦
z^nctu2T
2 L
2LCt (ФпоУ-
(10)
Отметим, что величина Ido может быть малой даже при очень высокой
плотности носителей я0, если предполагать что толщина Полупроводникового
слоя мала, а емкость изолирующего слоя велнка.
Основной высокочастотной характеристикой тонкопленочных транзисторов с
изолированным затвором (TFT) является произведение коэффициента усиления
на ширину полосы пропускания, которое эквивалентно максимальной рабочей
частоте для полевых транзисторов IGFET:
б) fm==
Рис. 4. Экспериментальные выходные характеристики для тонкопленочных
транзисторов с изолированным затвором, работающих в режимах обеднения
UT<0 (о) и обогащения
UT>0 (б).
при условии Ud<(Ug-Ut) и
fm = Hn'(UG-UT)l2nL2
(И)
Из уравнений (6) и (7) получаем:
V-tPd
'm'~ 2 л L2
(Па)
1(116)
в месте изгиба кривой илн выше него.
2. Влияние ловушек и поверхностных состояний. Из рассмотренного в
последнем разделе видно, что электрические характеристики тонкопленочных
транзисторов '(TFT) в основном эквивалентны характеристикам полевых
транзисторов (IGFET). Однако более по-
дробное рассмотрение процессов переноса в тонкопленочных транзисторах
(TFT) показывает, что они более сложны. Основная причина этото состоит в
том, что полупроводниковый слой в них образуется напылением в вакууме и
полученный слой, как правило, содержит значительно большее число дефектов
кристаллической решетки, чем соответствующий монокрнсталлический
полупроводник. Поэтому центры захвата в полупроводниковом слое будут
очень
Рнс. 5. Иллюстрация влияния центров захвата и. освещения на
характеристики транзисторов.
а - экспериментальные результаты для CdSe тонкопленочного транзистора; б
- модель энергетической зоны тонкопленочного транзистора при освещении
[Л. 81-
сильно воздействовать на 'характеристики прибора. Кроме того, центры
захвата в слое диэлектрика, полученного напылением, поверхностные
состояния и поверхностные заряды вблизи или непосредственно на границе
раздела полупроводник - диэлектрик, а также металлические контакты к
полупроводнику также будут влиять на характеристики прибора.
¦В отличие от контактов диффузионных истока и стока в полевом транзисторе
с 'изолированным затвором (IGFET) металлический электрод в тонкопленочном
транзисторе (TFT) может привести к возникновению неомическнх контактов
вследствие образования барьеров Шоттки |(см. гл. 8). Невозможность
получить хороший омический контакт на электроде истока обусловит слабую
крутизну (а в некоторых случаях и сливающиеся характеристики) [Л. 2],
которая вместо непрерывного возрастания с увеличением смещения затвора
устанавливается на определенном уровне и падает до нуля, в то время как
семейство кривых зависимости Id от Ud сливается при максимальном значении
/D.
'Наличие высокой концентрации центров захвата (ловушек) и состояний может
привести к снижению подвижности в канале и повлиять на надежность,
воспроизводимость и характеристики тонкопленочных транзисторов (TFT). В
настоящем разделе будет рассмотрено воздействие центров захвата и
поверхностных состояний ИЗ характеристики прибора.
а)
б)
Влияние центров за'хвата полупроводникового слоя может быть изучено
оптическим методом совместно с исследованием полевого эффекта [Л. 8].
Экспериментальные результаты, полученные для CdSe- тонкопленочного
транзистора, приведены на рис. 5,а. При •освещении прибора регистрируются
значительно более высокий ток
Рис. 6. Расчетная вероятность туннелирования для носителей, возбужденных
с единичного уровня АЕ= =0,04 эе, и полученная экспериментально величина
тока стока CdSe тонкопленочного транзистора с изолированным затвором
(TFT) в зависимости от приложенного напряжения затвора [Л. 8].
насыщения и крутизна, чем в случае измерений для того же прибора в
темноте. Йа величину крутизны особенно влияют фотоны с энергией несколько
ниже той, которая необходима для межзон-ных переходов. Модель
энергетической зоны под действием освещения приведена на рис. 5,6, где А-
глубокие уровни; В - и глубокие и мелкие уровни в неосвещенном образце; С
показывает усиление полевого эффекта за счет освещения. Входящий фотон
возбуждает дополнительные электроны на мелкие уровни, с которых они затем
возбуждаются действием поля в зону проводимости. Напряженность поля <g,
требующаяся для возбуждения с этих уровней, ¦может 'быть определена из
вероятности туннельного перехода, выведенной в гл. 4:
Г 4 К2^*(ДЕ)3/2 1.
Tt ехр ^ д-----------------------j (12)
¦Вероятность, рассчитанная для носителей, возбужденных с одного уровня
(|Д?=0,04 эе), расположенного ниже края зоны проводимости, графически
