本文選題：非晶銦鎵鋅氧基薄膜晶體管 + 反相器　； 參考：《南京大學(xué)》2015年碩士論文

【摘要】：以平板顯示為代表的現(xiàn)在顯示主要有兩種技術(shù)手段,一種是基于含氫非晶硅薄膜晶體管(a-Si:HTFT)作為驅(qū)動解決方案的;另一種是基于低溫多晶硅薄膜晶體管(low temperature poly-silicon, LTPS TFT)作為驅(qū)動解決方案。目前主流的平板顯示器如有源矩陣液晶顯示器(Active Matrix liquid crystal Display, AMLCD)和有源矩陣有機發(fā)光二極管顯示器(Active Matrix Organic Light-emitting Display, AMOLED)多是采用這兩種驅(qū)動方式。在當(dāng)今信息社會的高速發(fā)展下,這兩種驅(qū)動方式越來越不能滿足人們?nèi)找嬖鲩L的顯示要求的需要,例如更快的響應(yīng)速度,更大尺寸的顯示面板,更低的功耗等。透明氧化物基薄膜晶體管由于具有較好的電學(xué)和光學(xué)特性,在下一代顯示產(chǎn)業(yè)中極具應(yīng)用前景,因而受到廣泛的關(guān)注。特別由于非晶銦鎵鋅氧基薄膜晶體管(a-IGZO TFT)具有較高的場效應(yīng)遷移率、高的光學(xué)透過率、低的漏電流、低的生長溫度以及低成本等優(yōu)點而被廣泛研究,以期取代a-Si:H TFT和LTPS TFT,分別應(yīng)用在AMLCD和AMOLED顯示上。盡管a-IGZO TFT分立器件表現(xiàn)出較好的靜態(tài)特性,但是用來制備大尺寸面板的像素驅(qū)動電路和外圍驅(qū)動電路就需要研究器件的動態(tài)特性。所以,本文的工作主要是基于a-IGZO TFTs制備出簡單的邏輯電路,并對電路的基本性能進行表征,主要內(nèi)容如下：1.在玻璃襯底上同時制備了底柵結(jié)構(gòu)的a-IGZO TFT器件和增強型飽和負載反相器。其中,單個a-IGZO TFT表現(xiàn)出了較好的器件特性,例如場效應(yīng)遷移率為5 cm2/Vs,開啟電壓為3V,亞閩值擺幅為0.5V/dec;根據(jù)NMOS邏輯原理設(shè)計的增強型飽和負載反相器是由相同溝道長度,不同溝道寬度的負載TFT和驅(qū)動TFT構(gòu)成。通過測試a-IGZO TFT基反相器的電壓轉(zhuǎn)移特性曲線,發(fā)現(xiàn)反相器表現(xiàn)出了從1V到27 V的擺幅區(qū)間,接近全擺幅的85%。而且,較寬的輸出擺幅也提高了反相器的噪聲容限能力。另外,反相器的電壓增益達到-6 V/V,這表明反相器實現(xiàn)了較好的邏輯電平轉(zhuǎn)換功能。2.在玻璃襯底上制備了基于a-IGZO TFT基的7階環(huán)形振蕩器。7階環(huán)形振蕩器電路由7個相同的延遲階反相器和1個輸出緩沖階反相器組成。構(gòu)成7階環(huán)形振蕩器的單個反相器表現(xiàn)出了較好的邏輯電平轉(zhuǎn)換功能。通過測試環(huán)形振蕩器的動態(tài)特性對外加電壓和柵極長度的依賴關(guān)系,發(fā)現(xiàn)隨著外加電壓的增加,環(huán)形振蕩器的振蕩頻率會隨之增加,單階傳播延遲時間有所減少。另外,柵極長度越短,環(huán)形振蕩器的振蕩頻率越高,采用4μm的溝道長度的7階環(huán)形振蕩器電路在40 V的外加偏壓下,振蕩頻率達到1.47 MHz,相應(yīng)的單階傳播延遲時間低于50 ns/stage。
[Abstract]:There are mainly two kinds of technology for flat panel display. One is based on a-Si: HTFT, a hydrogen-containing amorphous silicon thin film transistor. The other is based on low temperature polysilicon thin film transistor low temperature poly-silicon (LTPS TFT) as the driving solution. At present, active Matrix liquid crystal Display, AMLCD) (active Matrix liquid crystal Display, AMLCD) and active Matrix Organic Light-emitting display (AMOLED) are widely used in the mainstream flat panel displays such as active matrix liquid crystal display (LCD) and active matrix organic light-emitting diode (AMOLED) displays. With the rapid development of information society, these two driving methods can not meet the increasing demand of display, such as faster response speed, larger display panel, lower power consumption and so on. Due to its good electrical and optical properties, transparent oxide based thin film transistors have attracted wide attention due to their potential applications in the next generation display industry. Especially, amorphous indium gallium zinc oxide based thin film transistors, such as high field effect mobility, high optical transmittance, low leakage current, low growth temperature and low cost, have been widely studied. In order to replace a-Si:H TFT and LTPS TFT, they can be used on AMLCD and AMOLED display, respectively. Although the a-IGZO TFT discrete devices exhibit good static characteristics, the dynamic characteristics of the devices need to be studied for the pixel drive circuits and peripheral drive circuits used to fabricate the large size panel. Therefore, the main work of this paper is to prepare a simple logic circuit based on a-IGZO TFTs, and to characterize the basic performance of the circuit, the main content is as follows: 1. A-IGZO TFT devices with bottom gate structure and enhanced saturated load inverters were fabricated on glass substrate. For example, the field effect mobility is 5 cm ~ 2 / V ~ s, the opening voltage is 3 V, the sub-threshold swing is 0.5 V / R, and the enhanced saturated load inverter designed according to the NMOS logic principle is of the same channel length. Load TFT and driver TFT with different channel width. By testing the voltage transfer characteristic curve of the a-IGZO TFT based inverter, it is found that the phase inverter shows a swing range from 1 V to 27 V, which is close to the full swing. Moreover, the wider output swing also improves the noise tolerance of the inverter. In addition, the voltage gain of the inverter reaches 6 V / V, which shows that the inverter achieves a better logic level conversion function. 2. A 7-order ring oscillator based on a-IGZO TFT is fabricated on glass substrate. The circuit consists of seven identical delay order inverters and one output buffer phase inverter. A single inverter composed of a 7 th order ring oscillator exhibits a good logic level conversion function. By testing the dependence of the dynamic characteristics of the ring oscillator on the applied voltage and the gate length, it is found that with the increase of the applied voltage, the oscillation frequency of the ring oscillator increases and the single order propagation delay time decreases. In addition, the shorter the gate length is, the higher the oscillation frequency of the ring oscillator is. The oscillation frequency of the 7 order ring oscillator circuit with channel length of 4 渭 m is 1.47 MHz under the applied bias voltage of 40 V, and the corresponding single-order propagation delay time is less than 50 ns / r 路s.
【學(xué)位授予單位】：南京大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN321.5

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