基于態(tài)密度模型的銦鎵鋅氧化物薄膜晶體管的仿真研究.pdf

1、TFT作為平板顯示的核心器件，是影響顯示效果的關(guān)鍵。利用a-IGZO材料作為有源層的TFT器件與傳統(tǒng)的硅基TFT相比具有制作溫度低、均一性好、透光性強、以及可制作于柔性襯底等諸多優(yōu)勢，目前是國內(nèi)外學者廣泛研究的熱點問題。本文從IGZO材料特性入手建立IGZO-TFT器件模型，對雙有源層器件進行參數(shù)優(yōu)化，并分析有源層間的界面問題，旨在為雙有源層IGZO-TFT的后續(xù)設(shè)計和制作提供參考。
　　首先，我們利用MS軟件分別對ZnO、有氧空

2、位的ZnO、原子交替型和列交替型兩種結(jié)構(gòu)的IGZO材料進行了模擬仿真，通過對比各種材料的能帶結(jié)構(gòu)、態(tài)密度，得出了IGZO材料中各類原子對能帶結(jié)構(gòu)和態(tài)密度的影響。我們發(fā)現(xiàn)IGZO的導帶底主要由金屬原子的s軌道電子貢獻，其中貢獻最大的是In原子的5s2軌道，而Ga原子具有抑制氧空位的能力。同時由于In的5s2軌道具有球形對稱的特點，IGZO材料對結(jié)構(gòu)重構(gòu)不具有敏感性。
　　其次，我們基于態(tài)密度模型利用TCAD軟件對IGZO-TFT進行

3、了仿真，同時與實驗所得數(shù)據(jù)進行對比，驗證了模型的正確性。然后我們對器件進行了優(yōu)化，我們發(fā)現(xiàn)有源層厚度為20nm、溝道長度為30μm、絕緣層厚度為60nm的IGZO-TFT器件具有較好的器件性能。最后給出了實際的工藝結(jié)構(gòu)圖。
　　最后，我們基于以上模型對雙有源層IGZO-TFT進行了模擬仿真，研究了有源層厚度變化，及有源層間界面位置對器件性能的影響。在理想情況下，我們得到了閾值電壓Vth=-0.89V、亞閾值擺幅SS=0.27、開關(guān)