基于α-Si TFT 的AM-FED 器件的研究與仿真分析

基于α-Si TFT 的AM-FED 器件的研究與仿真分析

劉向，李馳，雷威

東南大學(xué)顯示科學(xué)與技術(shù)研究中心，南京，210096

　　隨著(zhù)納米材料,薄膜技術(shù),微電子器件技術(shù)等迅猛發(fā)展,平板顯示的研究也來(lái)到了一個(gè)嶄新的時(shí)代。而FED 顯示器因為其一方面保持了CRT 器件的高亮度,低響應時(shí)間等優(yōu)點(diǎn),又同時(shí)具備了平板顯示的特性在平板顯示器件的研究領(lǐng)域可以說(shuō)是獨樹(shù)一幟。但是FED 器件卻始終因為一些固有的問(wèn)題而難以走入消費電子市場(chǎng)乃至千家萬(wàn)戶(hù)。其中就有著(zhù)包括器件自身真空支撐結構，高驅動(dòng)電壓帶來(lái)的脈沖響應時(shí)間和復雜昂貴的驅動(dòng)電路以及顯示的均勻性等問(wèn)題。

　　而其中非常重要的一點(diǎn)就是因為場(chǎng)發(fā)射需要一定的電壓支持才能夠實(shí)現，所以必須在陰陽(yáng)極板之間加上很高的電壓。為了解決這個(gè)問(wèn)題，研發(fā)人員設計了三極結構的FED 顯示器件，在陰陽(yáng)極板之間加入了柵極來(lái)收集電子。但是三極結構并不能徹底解決驅動(dòng)電壓高,以及顯示均勻性差的問(wèn)題。

　　本文將在三極結構的FED 顯示器件中，引入如圖1(a)所示有源矩陣尋址技術(shù)(α-Si TFT)來(lái)驅動(dòng)顯示器件,提高顯示質(zhì)量。將碳管生長(cháng)在TFT 結構的漏極，當場(chǎng)效應結構導通時(shí)，利用作為數據端的TFT 源極來(lái)控制調制漏極的電流。從而能夠控制碳管尖端的電場(chǎng)，并進(jìn)而達到控制尖端的電子發(fā)射如圖1(b)。

圖1 (a）AMFED 的基本結構（b）TFT 柵壓對尖端放電影響的模擬

　　同時(shí)設計了AMFED 的器件結構如圖2，并且利用Silvaco athena 和atlas 仿真對采用α-Si TFT 工藝的AMFED 顯示器件進(jìn)行了工藝仿真與器件性能仿真。仿真測量出了包括工作狀態(tài)下器件的轉移特性,輸出特性的I-V 特性曲線(xiàn)。仿真結果表明該結構的設計是可行的，并且與原有的FED 顯示器件相比，AMFED 的確擁有更好的工作性能，并且對驅動(dòng)電路的要求也更低。此外本文還對AMFED 的進(jìn)一步改進(jìn)和制造提出了建議。

圖2 athena 工藝仿真的α-si 工藝下的AMFED 的TFT 器件結構