薄膜技术在显示领域的发展

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1、薄膜技术在显示领域的发展纵观信息时代迅猛发展的各项技术，不论网络技术与软件，还是通信技术、计算机技术，如果没有TFT-LCD（薄膜晶体管阵列）为代表的平板显示技术做人机交互界面，就构不成现在的信息社会。显示器件作为信息产业的重要组成部分正加速发展。传统的阴极射线(CRT)显示器件技术早己成熟，性能较好、价格越来越便宜，但因体积大、重量大、功耗大、对人的身体辐射较强等方面，限制了在更广泛的领域中应用。目前液晶显示器(LCD)以低电压、低功耗、适宜于电路集成、轻巧便携等优点而受到广泛研究与应用。液晶显示技术的发展经

2、历了扭曲向列（TN-LCD）、超扭曲向列（STN-LCD）和薄膜晶体管阵列（TFT-LCD）三个重要的发展阶段。进入20世纪90年代后，LCD技术发展开始进入高画质彩色图像显示的新阶段，有源矩阵的TFT液晶显示技术的性能取得了飞速发展，克服了STN液晶显示器件在响应速度、视角、灰度调制等方面存在的不足，技术性能接近于CRT。薄膜晶体管（TFT）发展历史及现状历史人类对TFT的研究工作已经有很长的历史。早在1925年,JuliusEdgerLilienfeld首次提出结型场效应晶体管（FET）的基本定律，开辟了对

3、固态放大器的研究。1933年，Lilienfeld又将绝缘栅结构引进场效应晶体管(后来被称为MISFET)。1962年，Weimer用多晶CaS薄膜做成TFT；随后，又涌现了用CdSe、InSb、Ge等半导体材料做成的TFT器件。二十世纪六十年代，基于低费用、大阵列显示的实际需求，TFT的研究广为兴起。1973年，Brody等人首次研制出有源矩阵液晶显示（AMLCD），并用CdSeTFT作为开关单元。1986年Tsumura等人首次用聚噻吩为半导体材料制备了有机薄膜晶体管（OTFT），OTFT技术从此开始得到发

4、展。九十年代，以有机半导体材料作为活性层成为新的研究热点。由于在制造工艺和成本上的优势，OTFT被认为将来极可能应用在LCD、OLED的驱动中。近年来，OTFT的研究取得了突破性的进展。1996年，飞利浦公司采用多层薄膜叠合法制作了一块15微克变成码发生器（PCG）；即使当薄膜严重扭曲，仍能正常工作。现状最近几年，随着透明氧化物研究的深入，以ZnO、ZIO等半导体材料作为活性层制作薄膜晶体管，因性能改进显著也吸引了越来越多的兴趣。器件制备工艺很广泛，比如：MBE、CVD、PLD等，均有研究。ZnO-TFT技术也

5、取得了突破性进展。2003年，Nomura等人使用单晶InGaO3(ZnO)5获得了迁移率为80cm2V-1s-1的TFT器件。美国杜邦公司采用真空蒸镀和掩膜挡板技术在聚酰亚铵柔性衬底上开发了ZnO-TFT，电子迁移率为50cm2V-1s-1。这是在聚酰亚铵柔性衬底上首次研制成功了高迁移率的ZnO-TFT，这预示着在氧化物TFT领域新竞争的开始。2005年，ChiangHQ等人利用ZIO作为活性层制得开比为10^7薄膜晶体管。2006年，ChengHC等人利用CBD方法制得开关比为105、迁移率为0.248cm

6、2V-1s-1的TFT，这也显示出实际应用的可能。氧化物代表——Al2O3的制备工艺与性能按磁控溅射中使用的离子源不同,磁控溅射方法有以下几种:①直流反应磁控溅射;②脉冲磁控溅射;③射频磁控溅射;④微波-ECR等离子体增强磁控溅射;⑤交流反应磁控溅射等。用这种技术制备Al2O3膜时一般都以纯铝为靶材,溅射用的惰性气体通常选择氩气(Ar),因为它的溅射率最高。用氩离子轰击铝靶并通入氧气,溅射出的铝离子和电离得到的氧离子沉积到基片上从而得到Al2O3膜。磁控溅射沉积目前国际上最广泛使用的是脉冲非平衡磁控溅射方法,这

7、主要是因为传统磁控系统中存在制备大面积、多组分、致密、高质量薄膜的困难问题,而利用非平衡磁控系统就可有效解决此问题;同时利用脉冲离子源克服了磁控溅射工艺中存在的沉积速率低而不利于商业生产的缺陷;此外,利用脉冲离子源可有效地解决制备高绝缘膜如Al2O3膜时产生放电效应而使薄膜存在缺陷的问题。这种方法使得制备高质量的可用于工业生产的薄膜成为可能,因此受到人们的重视。Al2O3薄膜机械强度高、硬度高(Mohs9)、耐磨抗蚀、高温稳定性好(T-Al2O3熔点为2015℃)、化学惰性强。性能研究热点有机薄膜晶体管（OTF

8、T）有机薄膜晶体管以有机半导体材料充当栅绝缘层、半导体活性层。它是在无机薄膜晶体管基础之上发展起来的，两者结构相似。OTFT相对无机TFT有两个突出的优点：一是制作温度低，二是成本低，而且OTFT还具有比硅晶体管更好的柔韧性，适合于有源矩阵显示器、智能卡、大面积传感阵列等应用领域。因此在全世界范围内引起了广泛的关注。由于近年来高迁移率有机半导体材料、薄膜物理和器件工程等方面研究的快速发