TFT发展趋势 TFT驱动器 TFT驱动器 TFT驱动器 信号处理单元 (DAC/CPU/DSP/存储器) 信号处理单元 SOG LTPS TFT-LCD a-Si TFT-LCD
TFT发展趋势 SOG LTPS TFT-LCD α-Si TFT-LCD TFT驱动器 （DAC/CPU/DSP/存储器） TFT驱动器 TFT驱动器 信号处理单元 信号处理单元
4.1多晶硅半导体的物理基础 4.1.1多晶硅薄膜结构与形貌 多晶硅由大量小晶粒组成，每一个晶粒可看作一块小单晶体，它们具有不同的晶 向，彼此由晶界连接。晶界是晶粒间的过度区，结构复杂，原子呈无序排列，其 厚度通常为几个原子层。 20eneH■e发0.0Ke00 生长方向 晶粒 yokoha SEI 10.CkV x60.000 100mm HO 7om 晶界 晶界 (a) (b)
4.1 多晶硅半导体的物理基础 4.1.1多晶硅薄膜结构与形貌 多晶硅由大量小晶粒组成，每一个晶粒可看作一块小单晶体，它们具有不同的晶 向，彼此由晶界连接。晶界是晶粒间的过度区，结构复杂，原子呈无序排列，其 厚度通常为几个原子层
4.1.2多晶硅的简化能带结构 1.晶界陷阱模型 (1)多晶硅薄膜中晶粒大小一致，是长度为L的立方体结构，周围被晶界包围，与晶粒 长度L相比，晶界厚度忽略不计： (2)总的掺杂浓度为ND,是单一n型（或p型）掺杂。以替位方式掺入晶粒内的掺杂浓 度为N©，且具有与单晶硅类似的激活能，对于非重掺杂情况，杂质在室温下全部电离： (3)分凝在晶界处的杂质浓度为NG,且全部为非电离状态，不影响多晶硅电导率； (4)处于晶界的陷阱面密度为Nt,陷阱能级Et是分离的（以能带中央为零点），在未 俘获载流子时为电中性。 NG 杂质分凝 参与导带 杂质在晶粒间界处分凝，直到晶粒 Np 间界处得到饱和为止。分凝在晶界 的杂质在电学上是不激活的 NGB
4.1.2 多晶硅的简化能带结构 （1）多晶硅薄膜中晶粒大小一致，是长度为L的立方体结构，周围被晶界包围，与晶粒 长度L相比，晶界厚度忽略不计； （2）总的掺杂浓度为ND，是单一n型（或p型）掺杂。以替位方式掺入晶粒内的掺杂浓 度为NG，且具有与单晶硅类似的激活能，对于非重掺杂情况，杂质在室温下全部电离； （3）分凝在晶界处的杂质浓度为NGB，且全部为非电离状态，不影响多晶硅电导率； （4）处于晶界的陷阱面密度为Nt，陷阱能级Et是分离的（以能带中央为零点），在未 俘获载流子时为电中性。 1. 晶界陷阱模型 杂质分凝 杂质在晶粒间界处分凝，直到晶粒 间界处得到饱和为止。分凝在晶界 的杂质在电学上是不激活的 ND NG NGB N NT s 参与导带
晶界 √晶界：非晶硅，费米能级被钉扎，异质结 晶粒 载流子陷阱： (a)晶体结构 ·晶粒间界存在大量悬挂键和缺陷态。 晶粒间的杂质电离产生的载流子首先被 陷阱态浮获，减少了参与导电的自由载 流子的数日。 L/2 L12 (6)电荷分布 ·陷阱在俘获载流子之后在其周围形成一 个多子势区(qVb),阻挡载流子从一 个晶粒向另一个晶粒运动，导致载流子 E- (a) 能带结构 迁移率下降. 型参杂，晶界中的陷阱态俘获晶粒中的空穴后产生荷电Q+,在邻近晶界的晶粒中产生 相应的载流子耗尽区，即多子势垒区以维持电中性。这个势垒区的宽度和势垒高度qV 由荷电的陷阱密度所调控
晶界：非晶硅，费米能级被钉扎，异质结 载流子陷阱： • 晶粒间界存在大量悬挂键和缺陷态。 • 晶粒间的杂质电离产生的载流子首先被 陷阱态浮获，减少了参与导电的自由载 流子的数目。 • 陷阱在俘获载流子之后在其周围形成一 个多子势区（qVb），阻挡载流子从一 个晶粒向另一个晶粒运动，导致载流子 迁移率下降． 晶 界 晶 粒 (a) 晶体结构 (b) 电荷分布 (a) 能带结构 p型掺杂，晶界中的陷阱态俘获晶粒中的空穴后产生荷电QT +，在邻近晶界的晶粒中产生 相应的载流子耗尽区，即多子势垒区以维持电中性。这个势垒区的宽度l和势垒高度qVb 由荷电的陷阱密度所调控
4.1.3多晶硅薄膜中载流子的传输 ()晶界对多晶硅载流子输运过程的影响： >由于晶界的杂质分凝，使晶粒内的掺杂浓度低于均匀掺杂情况下的掺杂浓 度，减少了有效载流子浓度： >载流子被晶界陷阱俘获，减少了自由载流子数目； >陷阱俘获载流子形成晶粒内耗尽区，使载流子从一个晶粒向另一个晶粒的 输运需要通过热发射或隧穿耗尽区的势垒来进行，载流子迁移率降低
由于晶界的杂质分凝，使晶粒内的掺杂浓度低于均匀掺杂情况下的掺杂浓 度，减少了有效载流子浓度； 载流子被晶界陷阱俘获，减少了自由载流子数目； 陷阱俘获载流子形成晶粒内耗尽区，使载流子从一个晶粒向另一个晶粒的 输运需要通过热发射或隧穿耗尽区的势垒来进行，载流子迁移率降低。 (1) 晶界对多晶硅载流子输运过程的影响： 4.1.3多晶硅薄膜中载流子的传输