Karakterisasi Thin Film Transistor dan Rendah Suhu Poli Silicon TFT-LCD Panel Tampilan oleh ellipsometry spektroskopi Menggunakan Peralatan Dari H

Topik Covered

Latar belakang
Eksperimental
Karakterisasi a-Si Panel
Karakterisasi Panel LTPS
Ketebalan dan Optical Penentuan Konstanta
Penentuan Ukuran Grain p-Si
Kesimpulan

Latar belakang

Tipis-film transistor (TFT) yang mendorong sel-sel individu dalam lapisan kristal cair di atasnya tradisional active-matrix display terbentuk dari silikon amorf (a-Si) disimpan pada substrat kaca. Keuntungan dari menggunakan silikon amorf adalah bahwa hal itu tidak memerlukan suhu tinggi, sehingga kaca cukup murah dapat digunakan sebagai substrat. Kerugiannya adalah bahwa struktur non-kristalin adalah penghalang untuk gerakan elektron yang cepat, memerlukan sirkuit driver kuat.

Ini diakui pada awal penelitian panel datar layar bahwa kristal atau polikristalin (tahap intermediate kristal terdiri dari kristal bertautan banyak kecil) dari silikon akan menjadi substansi jauh lebih diinginkan untuk digunakan. Sayangnya, ini hanya dapat dibuat pada suhu yang sangat tinggi (lebih dari 1000 ° C), yang membutuhkan penggunaan kaca kuarsa atau khusus sebagai substrat. Namun, pada 1990-an kemajuan manufaktur memungkinkan pengembangan suhu rendah polysilicon (p-Si) TFT display, terbentuk pada suhu sekitar 450 ° C. Awalnya, ini digunakan secara ekstensif dalam perangkat yang diperlukan hanya menampilkan kecil, seperti proyektor dan kamera digital.

Salah satu elemen biaya terbesar dalam standar TFT panel adalah sirkuit driver eksternal yang memerlukan sejumlah besar koneksi eksternal dari panel kaca sebagai setiap pixel memiliki koneksi sendiri ke sirkuit driver. Hal ini memerlukan chip logika diskrit diatur pada PCB sekitar pinggiran layar, membatasi ukuran casing sekitarnya. Sebuah daya tarik utama dari p-Si teknologi adalah bahwa peningkatan efisiensi transistor memungkinkan sirkuit driver dan elektronik perifer untuk dijadikan bagian integral dari layar. Hal ini sangat mengurangi jumlah komponen untuk tampilan individu. Teknologi ini akan menghasilkan lebih tipis, lebih cerah panel dengan rasio kontras yang lebih baik, dan memungkinkan panel lebih besar untuk dipasang ke dalam casing yang ada.

Eksperimental

Non-destruktif karakterisasi a-Si dan Rendah Suhu Poli Silicon TFT-LCD panel yang berhasil dilakukan oleh ellipsometry spektroskopi . Data ellipsometric dikumpulkan pada sudut 70 ° kejadian di kisaran spektral eV 1,5-5 menggunakan Horiba Ilmiah ellipsometer UVISEL spektroskopi .

Ellipsometry spektroskopi digunakan untuk mengkarakterisasi baik ketebalan dan konstanta optik TFT-LCD perangkat. Selain itu ukuran butir p-Si bahan diselidiki selama penelitian. Konstanta optik bahan silikon sangat bergantung pada kondisi proses.

Sifat optik lapisan silikon amorf umumnya dihitung dengan menggunakan Lorentz Tauc atau formula baru dispersi amorf termasuk dalam bahan pustaka perangkat lunak DeltaPsi2.

Lapisan kristal poli sering dimodelkan oleh campuran dari c-Si dan a-Si menggunakan Aproksimasi Menengah Efektif. Hal ini memungkinkan untuk menentukan komposisi bahan di dalam lapisan dan karenanya kristalinisasinya.

Karakterisasi a-Si Panel

Tiga lapisan silikon dan oksida asli digunakan atas tingkat toion (HDR / LDR), dan a-Si doped bahan.

Gambar 1. Karakterisasi á-Si panel

Karakterisasi Panel LTPS

Ketebalan dan Optical Penentuan Konstanta

Model di bawah ini digunakan untuk mengkarakterisasi perangkat LTPS. Para LTPS TFT-LCD menggunakan teknologi laser anil untuk memproduksi film silikon yang sangat kristal.

Gambar 2. Ilustrasi laser daya

Gambar 3. Ilustrasi laser daya

Penentuan Ukuran Grain p-Si

Ukuran butir dari p-Si dapat dihitung dengan rumus berikut:

Ã: Parameter memperluas

d: ukuran butir

Gambar 4. Memperluas Parameter dibandingkan ukuran butir invers

Dari rumus ini sembilan sampel diproses dengan daya laser meningkat menunjukkan dua kurva jelas berbeda. Kurva biru merupakan parameter proses yang baik untuk kristalinitas yang baik dari lapisan LTPS; kisaran energi yang dapat digunakan daya laser yang relatif luas. Kurva merah muda jelas menggambarkan bahwa di atas energi yang optimal, ukuran butir tetes tajam.

Grafik di bawah ini menunjukkan korelasi yang sangat baik antara Raman dan spektroskopi ellipsometry teknik untuk mencirikan kristalinitas sampel.

Gambar 5. Band Spektrum Raman daerah

menggambarkan secara akurat perangkat. Sensitivitas dari teknik ellipsometry memungkinkan karakterisasi bahan dengan konstanta optik yang sama (sekitar 0,1), seperti yang ditunjukkan oleh deposit tinggi dan rendah

Gambar 6. Kristalinitas Vs Laser Daya

Kesimpulan

Ellipsometry spektroskopi adalah teknik yang sangat bagus untuk karakterisasi sangat akurat TFT-LCD panel tampilan berdasarkan a-Si dan teknologi LTPS. Karena sensitivitas dari spektroskopi ellipsometer UVISEL dan fitur pemodelan maju disertakan dalam perangkat lunak DeltaPsi2 adalah mungkin untuk mendeteksi dalam multistack yang berbeda lapisan a-Si diproses oleh berbagai metode. Apalagi ellipsometry spektroskopi pengukuran memungkinkan penentuan ukuran butir p-Si film dan menggambarkan kemampuan untuk mengkarakterisasi kristalinitas dari silikon dengan akurasi yang tinggi.

Sumber: Horiba Ilmiah - Film Tipis Divisi

Untuk informasi lebih lanjut tentang sumber ini silakan kunjungi Horiba Ilmiah - Divisi Film Tipis