薄膜晶体管的有源层一般是什么材料

薄膜晶体管的有源层一般是什么材料,第1张

最初应用于有机薄膜晶体管半导体有源层的既是有机共辘高分子材料,如polyaeetylene(PA)、polythiophene及pozypyrroze等。为了增加聚合物的溶解性,以便于印刷、喷墨打印、旋涂等低成本制备工艺,常在高分子主链上加上取代基,如poly(3一alkyzthiophene)(PAT)或者利用可溶性的先驱物(preeursors)再聚合成高聚物材料,如polyaeetylene(PA)、p01yphenylenevinylene(即V)及polythienylenevinylene(PTv)。[1]目前,大量的共扼低聚物也被应用于OTTF的有源层,其中以唆酚(thiophene)的低聚物被研究的较多。从不含取代基的3T(terthiophene)到ST(octihtiophene),以及在p位置或在两端。位置含烷基链取代基的唆酚低聚物都曾被广泛研究过164一67],而以4T(q。aterthi。phene)和6T(seXithi。phene)以及它们Q、。二己基衍生物的表现较好,其结构如图1.5所示。但由于这一类低聚物的溶解度较差,因此在制备上一般采用真空蒸发方式来成膜。富含兀电子分子有机材料在近十几年来也被陆续应用于OTFT有源层,例如并五苯(pentaCene),酞首(phthal。Cyanine)系列金属配合物(如稀土类sCPeZ、LuPe:和TmPeZ,NIPc、znPc和euPc、F16MPc等),富勒烯e6o(fullereneee6o)以及TeNQ(tetraeyanoquinodimethane)等。

半导体制造工艺进行扩散和注入,形成 IC 有源器件的部分.

这种结构由三层不同类型半导体材料构成,中间层通常为厚度为0.1~0.3μm的窄带隙P型半导体,称为有源层,作为工作介质,两侧分别为具有较宽带隙的N型和P型半导体,称为限制层.具有不同带隙宽度的两种半导体单晶之间的结构称为异质结.有源层与右侧的N层之间形成的是P--N异质结,而与左侧的P层之间形成的是P--P异质结,故这种结构又称N-P-P双异质结构,简称DH结构.

半导体材料有:

一、元素半导体:

在元素周期表的ⅢA族至IVA族分布着11种具有半导性的元素,其中C表示金刚石。C、P、Se具有绝缘体与半导体两种形态;B、Si、Ge、Te具有半导性;Sn、As、Sb具有半导体与金属两种形态。

P的熔点与沸点太低,Ⅰ的蒸汽压太高、容易分解,所以它们的实用价值不大。As、Sb、Sn的稳定态是金属,半导体是不稳定的形态。B、C、Te也因制备工艺上的困难和性能方面的局限性而尚未被利用。

因此这11种元素半导体中只有Ge、Si、Se 3种元素已得到利用。Ge、Si仍是所有半导体材料中应用最广的两种材料。

二、无机化合物半导体:

分二元系、三元系、四元系等。二元系包括:

1、Ⅳ-Ⅳ族:SiC和Ge-Si合金都具有闪锌矿的结构。

2、Ⅲ-Ⅴ族:由周期表中Ⅲ族元素Al、Ga、In和V族元素P、As、Sb组成,典型的代表为GaAs。它们都具有闪锌矿结构,它们在应用方面仅次于Ge、Si,有很大的发展前途。

3、Ⅱ-Ⅵ族:Ⅱ族元素Zn、Cd、Hg和Ⅵ族元素S、Se、Te形成的化合物,是一些重要的光电材料。ZnS、CdTe、HgTe具有闪锌矿结构。

4、Ⅰ-Ⅶ族:Ⅰ族元素Cu、Ag、Au和Ⅶ族元素Cl、Br、I形成的化合物,其中CuBr、CuI具有闪锌矿结构。

5、Ⅴ-Ⅵ族:Ⅴ族元素As、Sb、Bi和Ⅵ族元素S、Se、Te形成的化合物具有的形式,如Bi2Te3、Bi2Se3、Bi2S3、As2Te3等是重要的温差电材料。

6、第四周期中的B族和过渡族元素Cu、Zn、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni的氧化物,为主要的热敏电阻材料。

7、某些稀土族元素Sc、Y、Sm、Eu、Yb、Tm与Ⅴ族元素N、As或Ⅵ族元素S、Se、Te形成的化合物。

三、有机化合物半导体:

已知的有机半导体有几十种,熟知的有萘、蒽、聚丙烯腈、酞菁和一些芳香族化合物等,它们作为半导体尚未得到应用。

四、非晶态与液态半导体:

这类半导体与晶态半导体的最大区别是不具有严格周期性排列的晶体结构。

半导体材料的特点及优势:

半导体材料是一类具有半导体性能,用来制作半导体器件的电子材料。常用的重要半导体的导电机理是通过电子和空穴这两种载流子来实现的,因此相应的有N型和P型之分。

半导体材料通常具有一定的禁带宽度,其电特性易受外界条件(如光照、温度等)的影响。

不同导电类型的材料是通过掺入特定杂质来制备的。杂质(特别是重金属快扩散杂质和深能级杂质)对材料性能的影响尤大。

因此,半导体材料应具有很高的纯度,这就不仅要求用来生产半导体材料的原材料应具有相当高的纯度,而且还要求超净的生产环境,以期将生产过程的杂质污染减至最小。

半导体材料大部分都是晶体,半导体器件对于材料的晶体完整性有较高的要求。此外,对于材料的各种电学参数的均匀性也有严格的要求。


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