薄膜場(chǎng)效應管介紹及結構解析-KIA MOS管

薄膜場(chǎng)效應管解析

場(chǎng)效應管是利用改變電場(chǎng)來(lái)控制固體材料導電能力的有源器件,這種器件不但具有一般半導體三極管體積小、重量輕、耗電省、壽命長(cháng)等特點(diǎn),而且還有輸入阻抗高、噪聲低(0.5-1dB)、熱穩定性好、抗輻射能力強和制造工藝

簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，因而其應用范圍非常廣泛，為創(chuàng )造新型而優(yōu)異的電路(特別是大規模、超大規模集成電路)提供了有利的條件。

目前無(wú)機薄膜場(chǎng)效應晶體管的尺已接近小型化的自然極限。這個(gè)極限值決定了半導體材料的電子性能和加工成器件的方法,若要進(jìn)一步提高電路的集成度,只有另辟新徑。

近年來(lái)，隨著(zhù)有機導電聚合物的發(fā)展,無(wú)機場(chǎng)效應管的絕緣層、半導體和柵極都開(kāi)始有人嘗試用有機物來(lái)進(jìn)行替代，從而發(fā)展成一種新型的有機薄膜場(chǎng)效應管。

薄膜場(chǎng)效應管的結構

薄膜場(chǎng)效應管

圖1示出了有機薄膜場(chǎng)效應管的基本結構,由于在有機半導體上沉積絕緣層并非易事,所以與無(wú)機半導體場(chǎng)效應管不同的是:有機場(chǎng)效應晶體管均采用“反型”結構(倒置型結構),即在場(chǎng)效應管的柵極上構筑整個(gè)器件。

柵極用金屬材料制作或用高度摻雜的、導電性非常良好的硅基直接制作,在柵極之上構筑絕緣層,在絕緣層之上再淀積一層很薄的有機化合物用作場(chǎng)效應管的半導體層。

最后，在有機化合物半導體膜之上沉積兩個(gè)金屬電極作為源、漏極,使之與有機半導體之間形成良好的歐姆接觸,源、漏之間的電流IDs通過(guò)柵極來(lái)控制。

在柵極和有機半導體之間的絕緣層在整個(gè)場(chǎng)效應管中起著(zhù)關(guān)鍵性的作用，這層絕緣材料必須具有很高的介電常數、阻抗、電介強度以及很低的固定或可動(dòng)電荷。

在大多數的有機半導體場(chǎng)效應管之中，絕緣層用的是SiO2, 即在Si基上通過(guò)熱分解技術(shù)形成一層氧化物膜。

通過(guò)近年來(lái)的研究,這層SiO2可以用一層介電常數較大、絕緣效果較好的有機聚合物來(lái)代替,如氰乙基普魯烷(CYEP - cyanoethylpullulane)、聚甲基丙烯酸甲酯( PMMA- polymethy+methacrylate)等等,從而形成一個(gè)全有機的場(chǎng)效應管。

Carnier的研究表明:用有機絕緣層代替傳統的Si02絕緣層能顯著(zhù)改善場(chǎng)效應管的機械特性,提高載流子的遷移率HFE.Horow itz針對不同絕緣層的六聚噻吩TFTs進(jìn)行了研究,得出的各電參數見(jiàn)表1。

薄膜場(chǎng)效應管