[发明专利]一种基于压电材料有源层的TFT结构及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于压电材料有源层的TFT结构及其制备方法。

背景技术

近年来，TFT-LCD得到了迅速的发展。TFT-LCD即薄膜场效应晶体管液晶显示器，是有源矩阵类型显示器AM-LCD中的一种，可以主动对屏幕上的各个独立像素进行控制，实现无串扰的图像显示，可以大大提高反应时间。在液晶显示器中，是目前唯一在亮度、对比度、功耗、寿命、体积和重量等综合性能上全面赶超CRT的显示器件，性能优良，可大规模生产，自动化程度高，原材料成本低，已经成为新世纪的主流产品，吸引了越来越多人关注和研究。TFT-LCD的显示质量和整体性能在很大程度上取决于TFT的性能。

在研究如何改善薄膜晶体管性能的过程中，人们发现有源层的沟道厚度对TFT器件性能有很大的影响。通过理论分析与实验表明有源层厚度的减小，可以抑制亚阈特征参数S的增加，能够改善亚阈特性。适当减薄有源层厚度，将有利于关态电流的减小，但减薄超过一定的限度后，通态电流也会随着显著减小，对器件造成很坏的影响，因此有源层厚度的减薄是有一定限度的。有源层厚度的减小，阈值电压也减小，减小到一定程度后，阈值电压趋于稳定。另外，沟道的宽长比对TFT的电学性能也有影响。

以n型TFT为例，在漏源极加上正向电压（漏极接正，源极接负），引导电子从源极向漏极移动。当栅极施加零偏压，或栅极电压小于阈值电压时，沟道中感应电荷很少，基本不会有电流流过。当栅极电压大于等于阈值电压，并施加漏极电压，源极接地，沟道层中的载流子受到电场的作用，在有源层和绝缘层界面处积累，形成导电沟道。当栅极电压增大时，载流子浓度增大，载流子在沟道内会更容易漂移，从而载流子迁移率增大。

沟道长度反映了载流子在迁移过程中被界面隙态捕获的几率，沟道越长，载流子被捕获的几率越大；沟道宽度反映了载流子在迁移过程中不被界面隙态捕获的几率，沟道越宽，载流子不被捕获的几率越大。因此，沟道宽长比越大，载流子越容易漂移，阈值电压越小。导电沟道长度一般是源漏极的距离，虽然通过使导电沟道小于源漏极之间的距离，可以缩短了导电沟道的长度，从而提高TFT的导通电流和特性，但是由于刻蚀欧姆接触层来形成导电沟道，增加了工艺的复杂性。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种基于压电材料有源层的TFT结构及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下一种技术方案：一种基于压电材料有源层的TFT结构，包括基板、栅极、绝缘层、压电材料有源层、源极和漏极，所述压电材料有源层是含有压电材料的半导体有源层。

优选的，所述压电材料有源层是由压电材料与半导体有源层进行混合而成的复合型有源层。

优选的，所述压电材料有源层包含由半导体材料制成的半导体有源层和由压电材料制成的压电层，所述半导体有源层的上表面和下表面中的至少一者设置有压电层。

优选的，所述压电材料包含压电陶瓷和压电聚合物中的至少一种，所述压电陶瓷包含BaTiO₃、PbTiO₃、Pb(TiZr)O₃、Ba(TiSr)O₃、改性PZT和改性BST中的任一种或多种的组合，所述压电聚合物包含PVDF和P(VDF-TrFE) 中的任一种或两种的组合。

优选的，所述复合型有源层的压电材料是由20%-80%的压电陶瓷和20%-80%的压电聚合物组成。

优选的，所述复合型有源层的厚度为0.01μm-50μm。

优选的，所述压电层的厚度为5nm-10μm，所述半导体有源层的厚度为0.01μm-50μm。

为了实现上述目的，本发明还采用以下一种技术方案：一种基于压电材料有源层的TFT结构的制备方法，包括以下步骤：

（1）清洗基板，并烘干；

（2）在基板上制作下电极；

（3）在制作好下电极的基板上制作绝缘层；

（4）采用压电材料和半导体材料在绝缘层上制作压电材料有源层；

（5）在压电材料有源层上制作保护层；

（6）在保护层上制作上电极。

优选的，所述压电材料有源层的制作方式包含原子层沉积、激光分子束外延、化学气相沉积、脉冲激光沉积、射频磁控溅射、喷墨打印和旋涂中的任一种或多种的组合。

优选的，所述压电材料的制备流程是配料、混合磨细、预烧、二次磨细、造粒、成型、排塑、烧结成瓷、外形加工、被电极、高压极化和老化测试。