최근 기존의 비정질 Si TFT와 저온 다결정 Si TFT 소자가 가지지 못하는 장점들이 보고되면서 차세대 디스플레이용 소자로 투명 산화물 반도체에대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 산화물 TFT의 응용으로는 1) 중대형 OLED, 2)Flexible Display, 3) Transparent Display 4) 고해상도 ...
최근 기존의 비정질 Si TFT와 저온 다결정 Si TFT 소자가 가지지 못하는 장점들이 보고되면서 차세대 디스플레이용 소자로 투명 산화물 반도체에대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 산화물 TFT의 응용으로는 1) 중대형 OLED, 2)Flexible Display, 3) Transparent Display 4) 고해상도 AMOLED 용 TFT backplane 을 동작시키기 위한 switching 소자로써의 역할을 할 수 있는 기대감이다. 현재 산화물 반도체로는 ZnO, a-IZO나 a-IGZO, a-IZTO 등의 재료들이 주로 연구되고 있다. 이중에서 가장 많은 연구가 이루어 진 a-IGZO 기반의 박막트랜지스터는 상온공정에서도 높은 전자 이동도(>10㎠/V․s)와 switching 속도에서 우수한 특성을 보이고 있다. 이는 a-Si(<1㎠/V․s) 및 OTFT(<5㎠/V․s)의 이동도 보다 우수한 특성을 본인다. 본 연구에서는 TFT소자의 활성층으로 a-IGZO를 사용하여 차세대 디스플레이인 Flexible Display에 적용 가능한 TFT소자 제작 및 평가에 중점을 두었다.최적화 된 소자제작을 위하여 스퍼터의 DC power, O2/(Ar+O2) 분압비, 열처리조건등을 변수로 하여 최적화된 TFT 소자 제작을 위해 연구하였다. 먼저 DC Power조건별 실험을 통해 Power에 따라 N-type인 소자의 다수캐리어인 전자 농도가가 증가하여 전자 이동도가 증가하는 것을 확인하였다. 이 실험과 별도로 O2 분압별 실험을 통해서 초기의 분압에 따라 달라지는 conductivity의 차이에 따라 소자의 동작전압이 변하는 것을 확인하고 높은 O2분압비의 소자에서는 추가적인 열처리온도가 필요함을 알게 되었다. 플라스틱 back plane TFT에 적용을 위해 최대 230℃의 공정조건을 잡아 그것을 플라스틱 기판에 AM구동을 위한 Back Plane을 제작하여 drain 전류의 on-off 비는 1.3E+09이었으며, Vth=2.3, μfe=2.26(㎠/V․s), S/S= 0.43V/decade 결과를 얻었다.
최근 기존의 비정질 Si TFT와 저온 다결정 Si TFT 소자가 가지지 못하는 장점들이 보고되면서 차세대 디스플레이용 소자로 투명 산화물 반도체에대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 산화물 TFT의 응용으로는 1) 중대형 OLED, 2)Flexible Display, 3) Transparent Display 4) 고해상도 AMOLED 용 TFT backplane 을 동작시키기 위한 switching 소자로써의 역할을 할 수 있는 기대감이다. 현재 산화물 반도체로는 ZnO, a-IZO나 a-IGZO, a-IZTO 등의 재료들이 주로 연구되고 있다. 이중에서 가장 많은 연구가 이루어 진 a-IGZO 기반의 박막트랜지스터는 상온공정에서도 높은 전자 이동도(>10㎠/V․s)와 switching 속도에서 우수한 특성을 보이고 있다. 이는 a-Si(<1㎠/V․s) 및 OTFT(<5㎠/V․s)의 이동도 보다 우수한 특성을 본인다. 본 연구에서는 TFT소자의 활성층으로 a-IGZO를 사용하여 차세대 디스플레이인 Flexible Display에 적용 가능한 TFT소자 제작 및 평가에 중점을 두었다.최적화 된 소자제작을 위하여 스퍼터의 DC power, O2/(Ar+O2) 분압비, 열처리조건등을 변수로 하여 최적화된 TFT 소자 제작을 위해 연구하였다. 먼저 DC Power조건별 실험을 통해 Power에 따라 N-type인 소자의 다수캐리어인 전자 농도가가 증가하여 전자 이동도가 증가하는 것을 확인하였다. 이 실험과 별도로 O2 분압별 실험을 통해서 초기의 분압에 따라 달라지는 conductivity의 차이에 따라 소자의 동작전압이 변하는 것을 확인하고 높은 O2분압비의 소자에서는 추가적인 열처리온도가 필요함을 알게 되었다. 플라스틱 back plane TFT에 적용을 위해 최대 230℃의 공정조건을 잡아 그것을 플라스틱 기판에 AM구동을 위한 Back Plane을 제작하여 drain 전류의 on-off 비는 1.3E+09이었으며, Vth=2.3, μfe=2.26(㎠/V․s), S/S= 0.43V/decade 결과를 얻었다.
Conventional amorphousSi and low temperature poly-silicon thin film transistor (TFT) does not fulfill the requirements for the next generation display technology. For this reason, recently oxide active materials have been studied extensively for future display applications. Applications for Oxide TF...
Conventional amorphousSi and low temperature poly-silicon thin film transistor (TFT) does not fulfill the requirements for the next generation display technology. For this reason, recently oxide active materials have been studied extensively for future display applications. Applications for Oxide TFT includes: 1) medium to large OLED, 2) flexible display, 3) transparent display, 4) high-resolution TFT backplane for AMOLED as a switching matrix backplane device. Among the oxide semiconductor materials, mostly ZnO, a-IZO, or a-IGZO, a-IZTO has been studied frequently. Among them, a-IGZO is most attractive because of its higher mobility (>10㎠/V․) and stability in room temperature compared with a-Si (<1㎠/V․) and organic TFT. In this study, a-IGZO has been evaluated as an active channel layer for driving force for TFT backplane. A-IGZO has been deposited by sputtering process. Optimization of the TFT device properties has been studied in terms of O2 partial pressure (O2/(Ar+O2); DC power, and also post annealing treatment. With different O2 partial pressure, the resistivity of the active materials changes such as, high O2 pressure increases the resistivity of the channel. For higher resistive film, we need higher post annealing temperature for stable switching of the device. Moreover, we found that increasing the DC power, change the carrier concentration of the channel layer and hence increase the mobility. We also applied a-IGZO fabricated at 230oC onto the plastic substrate for flexible device application. The optimized device showed TFT performance of μfe = 2.26 (㎠ / V.s) with on-off ratio of 1.3E+09, Vth = 2.3, and subtrheshold swing of S = 0.43V/decade. Overall, the a-IGZO thin film transistor can be applied on flexible substrates and showed promising results which can be useful for future e-paper display technology.
Conventional amorphousSi and low temperature poly-silicon thin film transistor (TFT) does not fulfill the requirements for the next generation display technology. For this reason, recently oxide active materials have been studied extensively for future display applications. Applications for Oxide TFT includes: 1) medium to large OLED, 2) flexible display, 3) transparent display, 4) high-resolution TFT backplane for AMOLED as a switching matrix backplane device. Among the oxide semiconductor materials, mostly ZnO, a-IZO, or a-IGZO, a-IZTO has been studied frequently. Among them, a-IGZO is most attractive because of its higher mobility (>10㎠/V․) and stability in room temperature compared with a-Si (<1㎠/V․) and organic TFT. In this study, a-IGZO has been evaluated as an active channel layer for driving force for TFT backplane. A-IGZO has been deposited by sputtering process. Optimization of the TFT device properties has been studied in terms of O2 partial pressure (O2/(Ar+O2); DC power, and also post annealing treatment. With different O2 partial pressure, the resistivity of the active materials changes such as, high O2 pressure increases the resistivity of the channel. For higher resistive film, we need higher post annealing temperature for stable switching of the device. Moreover, we found that increasing the DC power, change the carrier concentration of the channel layer and hence increase the mobility. We also applied a-IGZO fabricated at 230oC onto the plastic substrate for flexible device application. The optimized device showed TFT performance of μfe = 2.26 (㎠ / V.s) with on-off ratio of 1.3E+09, Vth = 2.3, and subtrheshold swing of S = 0.43V/decade. Overall, the a-IGZO thin film transistor can be applied on flexible substrates and showed promising results which can be useful for future e-paper display technology.
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