薄膜場效應管介紹及結構解析-KIA MOS管
信息來源：本站 日期：2021-01-13
場效應管是利用改變電場來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、壽命長等特點,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
簡單等特點，因而其應用范圍非常廣泛，為創造新型而優異的電路(特別是大規模、超大規模集成電路)提供了有利的條件。
目前無機薄膜場效應晶體管的尺已接近小型化的自然極限。這個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,若要進一步提高電路的集成度,只有另辟新徑。
近年來，隨著有機導電聚合物的發展,無機場效應管的絕緣層、半導體和柵極都開始有人嘗試用有機物來進行替代，從而發展成一種新型的有機薄膜場效應管。
圖1示出了有機薄膜場效應管的基本結構,由于在有機半導體上沉積絕緣層并非易事,所以與無機半導體場效應管不同的是:有機場效應晶體管均采用“反型”結構(倒置型結構),即在場效應管的柵極上構筑整個器件。
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通過柵極來控制。
在柵極和有機半導體之間的絕緣層在整個場效應管中起著關鍵性的作用，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電荷。
在大多數的有機半導體場效應管之中，絕緣層用的是SiO2, 即在Si基上通過熱分解技術形成一層氧化物膜。
通過近年來的研究,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,從而形成一個全有機的場效應管。
Carnier的研究表明:用有機絕緣層代替傳統的Si02絕緣層能顯著改善場效應管的機械特性,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進行了研究,得出的各電參數見表1。
對于p型導電聚合物的TFT,可以用一個等效電路來模擬它的結構。
因為這時場效應管實際上是一個在柵壓控制下的可變電阻,如果Rs,RD分別表示聚合物和漏、源電極之間的接觸電阻,則整個電路模型可以表示如下:
這時源漏電流由兩部分組成:通過累積層自身的電流和通過導電聚合物本體的電流。
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