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非晶硅薄膜晶体管现今已成为适用于大尺寸有源液晶显示器/电视屏的关键器件,对非晶硅薄膜晶体管的特性进行研究和建模具有非常重要的现实意义。通过对a-si TFT器件建模,我们能够深入了解器件工作的内在物理特性,还可预测器件的工作特性。这些模型大都用于器件物理研究和器件设计。
随着制造工艺的不断发展和改进,非晶硅薄膜晶体管电学模型的研究一直十分活跃,有大量的相关文献已经发表。本文阐述了TFT建模以及模型参数提取的理论和方法,并对当前TFT建模技术水平的现状做了总结,对其进一步的发展做了归纳和展望。本文重点分析了业界比较流行的RPI ATFT模型,这个模型是Shut等人建立的通用TFT理论模型被简化成半经验公式,并嵌入到仿真软件AIM-Spice level 15 model中的。RPI模型是一个半经验模型,这个模型既简洁又能较好的描述a-Si:HTFT的器件特性。但该模型仍然有一些比较粗糙的地方,计算精度并不是很高,温度适应性也不是很好。本文基于温度对源漏区电阻的影响,对a-Si:H TFT的RPI模型进行了改进,从而提高了RPI模型的温度适应性。
本文一共分为五章。第一章阐述了关于薄膜晶体管电学模型的研究的重要的价值和意义;第二章概述了非晶硅材料的特性和TFT的器件结构,工作原理。第三章阐述了晶体管建模以及模型参数提取的理论和方法;第四章阐述了非晶硅薄膜晶体管各类电学模型的理论和特点;第五章针深入研究了RPI模型,并基于源漏区电阻对温度的依赖性,改良了该模型的温度适应性。
本论文针对这些有代表性的模型,进行了详细分析、讨论了它们的理论来源、模型特点以及其不足之处,提出了一些看法和设想,归纳了一些有研究价值的科研方向。对今后TFT器件建模的进一步研究具有很好的参考价值。