우리 사회가 점점 더 기술적 이어지면서 스크린은 거의 모든 곳에서 나타나는 것으로 보입니다. 수십만 개의 복잡한 작은 장치는 유리 디스플레이 또는 평면 패널 디스플레이 뒤에 보이는 전체 이미지를 포함하는 픽셀을 제어합니다. 이것들은 박막 트랜지스터 또는 짧은 TFT로 알려져 있습니다.
TFT는 1962 년에 반도체 및 미세 전자 분야의 일련의 개발에 따라 나타났습니다. America of America (RCA)는 응용 프로그램을 확장하기 위해 트랜지스터를 실험하고 개발하는 데 몇 년을 보냈습니다. John Wallmark (RCA 회원)는 1957 년에 첫 번째 박막 특허를 받았지만 TFT를 개발 한 RCA의 Paul K. Weimer였습니다.
FET는 트랜지스터가 전기 신호를 증폭, 제어 또는 생성 할 수있는 반도체 장치의 한 유형입니다. 이 트랜지스터는 장치 내에서 전류의 흐름을 제어하도록 설계되었습니다. FET는 일반적으로 소스, 배수 및 게이트로 구성되어 있으며 반도체와의 접촉 및 전도를 허용하는 전극. 이 장치는 전자 또는 구멍과 같은 충전 캐리어의 이동을 증가 시키거나 감소시킴으로써 게이트를 통한 적용된 전압을 제어 할 수있다 (전자의 부재는 운반체 이동성으로 알려진 공정에서 전자의 전자가 없어 지거나 전자의 풀기를 유발한다). 고전력 반도체로 충전을 증폭, 제어 또는보다 쉽게 생성 할 수 있습니다. 그런 다음 FET는 (소스에서) 신호 강도를 변경하여 대상 (배수 및 지정된 신호 수신자)으로 보낼 수 있습니다.
FET는 1945 년에 처음으로 아이디어가 1925 년에 처음으로 특허를받은 지 몇 년이 지난 후 처음으로 성공적으로 제작되었습니다. 그러나 수년 후에 실험이 금속 산화물 반도체 전계 에너지 트랜지스터 (MOSFET)를 산출 한 것은 FET가 훨씬 더 유용 해졌습니다. 과학자들은 이전에 실리콘으로 만든 반도체 조각의 제어 된 산화 (산화물 층의 다른 표면으로의 강제 확산)를 허용하는 장치의 게이트 절연체를 만들 수 있음을 발견했다. 이 새로운 층은 MOSFET의 유전체 층 또는 게이트 유전체로 알려져 있습니다. 이 발전으로 인해 FETS를 광범위한 응용 분야, 특히 기술을 디스플레이하는 데 통합 할 수있었습니다.
TFT는 이름에서 알 수 있듯이 박막을 사용한다는 점에서 표준 MOSFET 또는 벌크 MOSFET과 다릅니다. TFT는 전자 제품의 새로운 시대의 시작을 알렸다. RCA의 Bernard J. Lechner는 그의 아이디어를 공유했습니다. TFT 액정 디스플레이 (LCD) 1968 년 첫 TFT 개발 후 불과 6 년 만에 현대에 인기가 높아질 것입니다. TFT LCD는 1973 년 Westinghouse Research Laboratories에서 발명되었습니다.이 LCD는 트랜지스터에 의해 제어 된 픽셀로 구성되었습니다. FET의 기질은 단순히 반도체 물질 이었지만 TFT LCD의 생산에서 유리 기판이 사용되어 픽셀이 표시 될 수 있습니다.
그러나 TFT 개발은 거기서 멈추지 않았습니다. TFT LCD의 개발자 중 하나 인 T. Peter Brody와 Fang-Chen Luo는 1974 년에 최초의 활성 매트릭스 LCD (AM LCD)를 만들었습니다. 활성 매트릭스는 각 픽셀을 개별적으로 제어하므로 각 픽셀의 각각의 TFT의 신호가 활성으로 보존됩니다. 디스플레이가 더욱 복잡해지면서 성능과 속도가 향상되었습니다.
활성 매트릭스 (왼쪽) 및 수동 매트릭스 (오른쪽)의 신호 구조의 비교가 위에 도시되어있다.
TFT는 다양한 반도체 층을 사용할 수 있지만, 실리콘은 가장 인기가 높아져 실리콘 기반 TFT가 Si TFT로 축약됩니다. TFT는 모든 FET와 마찬가지로 고형 상태 전자 장치를 사용하는 반도체 장치입니다. 즉, 전기는 진공 튜브가 아닌 반도체 층의 구조를 통해 흐릅니다.
Si TFT의 특성은 사용할 수있는 다양한 실리콘 구조로 인해 달라질 수 있습니다. 가장 흔한 형태는 비정질 실리콘 (A-SI)이며, 반도체 제조 공정의 첫 단계 동안 저온에서 기질 상에 증착된다. A-SI : H로 수소화 된 경우 가장 유용합니다. 이것은 A-SI의 특성을 크게 변경합니다. 수소가 없으면, 물질은 도핑으로 어려움을 겪고있다 (전하 이동성을 증가시키기위한 불순물 도입); 반면에 반도체 층은 A-Si : H. A-SI : H TFT는 1979 년에 발명되었으며 방 온도가 안정적입니다. 이 획기적인 결과로 인기가 높아진 AM LCDS에게 최선의 선택이되었습니다.
미세 결정질 실리콘은 잠재적 인 2 차 형태의 실리콘이다. A-SI와 비슷한 모양이지만,이 유형의 실리콘에는 결정 구조가있는 곡물이 있습니다. 비정질 구조는 더 무작위로, 덜 기하학적 네트워크와 같은 구조를 갖는 반면, 결정 구조는 더 구조화되고 구성된다. 미세 결정질 실리콘은 제대로 성장할 때 a-Si : H보다 우수한 수소를 함유하고 있기 때문에 더 큰 안정성을 갖는다. A-SI와 같은 방식으로 기탁됩니다.
마지막으로, 다결정 실리콘은 폴리 실리콘 및 폴리 -SI로도 알려져있다. 미세 결정질 실리콘은 다결정 실리콘의 다결정 구조로 인해 A-Si와 다결정 실리콘 사이의 중간체이다. 이 특정 형태는 실리콘 재료를 어닐링하여 생성되며, 이는 구조물의 특성을 변경하기 위해 열을 추가하는 것을 의미합니다. 폴리 -Si가 가열되면 결정 격자의 원자가 이동하고 움직이고 냉각되면 구조가 재결정됩니다.
이들 형태, 특히 A-SI와 폴리 -SI의 주요 차이점은 폴리 -SI의 전하 운반체가 훨씬 더 모바일이고 재료는 A-SI보다 훨씬 안정적이라는 것이다. Poly-Si의 특성은 복잡하고 고속 TFT 기반 디스플레이를 생성 할 수 있습니다. 그럼에도 불구하고, A-SI는 누출 특성이 낮기 때문에 매우 중요합니다. 이는 유전체 절연체가 비전 도성이 아닌 경우 누출 전류가 크게 손실되지 않음을 의미합니다.
Hitachi는 1986 년 최초의 저온 폴리 -SI (LTP)를 입증했습니다. 유리 기판은 LTP만큼 고온에 저항력이 없기 때문에 낮은 온도는 폴리 -SI를 어닐링하는 데 사용됩니다.
몇 년 후, Indium Gallium Zinc (IGZO)가 개발되어 상쾌한 속도와 전력 소비 측면에서보다 강력한 디스플레이가 가능합니다. 이름에서 알 수 있듯이이 반도체 물질에는 인듐, 갈륨, 아연 및 산소가 포함되어 있습니다. 산화 아연 (ZNO)의 유형 임에도 불구하고, 인듐 및 갈륨의 첨가는이 물질을 산화물의 높은 캐리어 이동성을 유지하면서 균일 한 비정질 상으로 증착 할 수있게한다.
TFT가 디스플레이 기술에서 더 널리 퍼져 있기 때문에 투명한 반도체와 전극은 제조업체에게 더욱 매력적으로되었습니다. 인듐 틴 산화물 (ITO)은 매력적인 외관, 좋은 전도성 및 침착 용이성으로 인해 인기있는 투명 산화물입니다.
다양한 재료를 사용한 TFT 연구로 임계 값 전압을 적용하거나 장치를 켜는 데 필요한 전압의 양이 발생했습니다. 이 값은 사용 된 산화물의 두께 및 유형에 크게 의존합니다. 이것은 산화물과 관련하여 누설 전류의 개념과 관련이 있습니다. 누출 전류는 더 얇은 층 및 특정 유형의 산화물에서 더 높을 수 있지만, 이는 장치로의 누출이 증가함에 따라 임계 값 전압을 낮출 수 있습니다. 저전력 소비에 대한 TFT의 잠재력을 활용하려면 임계 값 전압이 낮을수록 장치가 더 매력적입니다.
유기 TFT (OTFT)는 TFT에서 발생한 또 다른 개발 분야입니다. 1986 년에 처음 개발 된 OTFTS는 일반적으로 용액-캐스팅 폴리머 또는 거대 분자에 의해 만들어집니다. 이 장치는 캐리어 이동성이 느리기 때문에이 장치에주의를 기울였습니다. 이는 응답 시간이 느린 것을 의미했습니다. 그러나 연구자들은 OTFT를 실험했습니다. 왜냐하면 유연한 플라스틱 디스플레이와 같은 전통적인 TFT가 사용되는 것 이외의 디스플레이에서 사용될 가능성이 있기 때문입니다. 이 조사는 여전히 진행 중입니다. 전통적인 실리콘 기술보다 간단한 처리를 갖춘 OTFT는 현대 및 미래 기술에 많은 잠재력을 가지고 있습니다.
