薄膜晶体管的原理是什么？

薄膜晶体管的原理：

1、薄膜晶体管是一种绝缘栅场效应晶体管。它的工作状态可以利用Weimer表征的单晶硅MOSFET工作原理来描述。以n沟MOSFET为例，物理结构如图2。当栅极施以正电压时，栅压在栅绝缘层中产生电场，电力线由栅电极指向半导体表面，并在表面处产生感应电荷。随着栅电压增加，半导体表面将由耗尽层转变为电子积累层，形成反型层。

2、当达到强反型时(即达到开启电压时)，源，漏间加上电压就会有载流子通过沟道。当源漏电压很小时，导电沟道近似为一恒定电阻，漏电流随源漏电压增加而线性增大。当源漏电压很大时，它会对栅电压产生影响，使得栅绝缘层中电场由源端到漏端逐渐减弱，半导体表面反型层中电子由源端到漏端逐渐减小，沟道电阻随着源漏电压增大而增加。漏电流增加变得缓慢，对应线性区向饱和区过渡。

3、当源漏电压增到一定程度，漏端反型层厚度减为零，电压在增加，器件进入饱和区。在实际LCD生产中，主要利用a-Si：HTFT的开态(大于开启电压)对像素电容快速充电，利用关态来保持像素电容的电压，从而实现快速响应和良好存储的统一。

薄膜晶体管是场效应晶体管的种类之一，大略的制作方式是在基板上沉积各种不同的薄膜，如半导体主动层、介电层和金属电极层。薄膜晶体管对显示器件的工作性能具有十分重要的作用。

参考资料

百度百科：https://baike.baidu.com/item/%E8%96%84%E8%86%9C%E6%99%B6%E4%BD%93%E7%AE%A1/2611528?fr=aladdin#2

所谓单晶就是材料的所有部分任一晶轴的取向完全相同，其所有的原子或分子均以正确的规则进行排列。由于岛状生长的薄膜必然是许多晶粒的集合，因而实际上被称为单晶膜的物质是取向大致相同的晶粒集合体，其相邻晶粒的晶轴稍有差异。在真空镀膜中，制成单晶薄膜的技术统称为外延技术。概括地说，外延技术就是在某一单晶基体上(或核心上)低速率地严格按一定取向生长薄膜的方法。用真空镀膜技术制备单晶时，需要控制很多因素，其中最主要的是基体取向和外延温度。为了得到单晶膜常用单晶基体，这是因为在单晶基体上生成单晶膜时应力较小。在实用上，基体与薄膜采用同种物质，例如在n型硅单晶的(111)面上生长P型硅单晶薄膜，称为同质外延。基体物质与薄膜物质不同时，也可以生长成单晶膜，这称为异质外延。在实际 *** 作中保持解理面的新鲜是很重要的，经常采用的力、法是在真空环境中就地劈开解理面，在不受环境污染的条件下制膜。但是对Cu, Ag, Au来说要得到良好的外延，还要适当地对基体表面施加污染或制造缺陷才行。制备单晶膜时必须使基体保持在某一临界温度以上，一般把这个临界温度称做外延温度。外延温度随物质组合的不同有较大的改变，与蒸发速率也有一定的关系。分子束外延时，分子束的分子人射到加热的基体表面后，与基体表面进行的反应步骤包括:分子束的分子或原子吸附在基体表面吸附的分子在表面迁移和离解为原子该原子与近基体原子结合，成核并外延成单晶薄膜在高温下部分吸附在基体薄膜上的原子脱附。

人们已经研究了Ga和As分子束在GaAs (100)基体上生长GaAs的动力学模型。由图3.5-5可见，无论用As2或杨分子束，其在GaAs基体上的行为都是先被吸附形成弱束缚状态，然后再由化学吸附结合到晶格结点上。其中，图3.5-5a表示从分子首先被物理吸附，当它在薄膜迁移遇到成对的Ga原子时分解形成Ga-As键，进行晶体生长。若表面有很多Ga原子，从的粘附系数(被化学吸附的分子数与人射到基体表面分子数的比值)将增大，甚至接近1当表面没有自由的Ga原子或温度高于500℃时，从的粘附系数很小。在没有Ga原子的情况下，峨将不分解而脱附或在330℃的温度下生成抵而脱附。图3.5-5b表示As4分子首先被物理吸附。在基体温度大于180℃时被吸附的Ga原子的分布控制着AN的沉淀与反应。由于As4分子与相邻的Ga原子的表面化学反应是成对相互作用的过程，所以尽管GaAs表面被一个Ga原子层覆盖着，杨的粘附系数也不超过0.5。由上可见，只要有相对于Ga束流过剩的杨或帆束流，则在一定的温度下都可以生长出理想的GaAso与真空蒸镀法相比用溅射法可在较低基体温度下制得单晶薄膜。如ZnSe单晶体材料需在1 000℃下合成，采用溅射法可在150℃基体温度下制成。在Bi12 Ge02O单晶基体上外延生长Bi12 TIQO膜时，基体温度要在400一450℃

半导体是指一种导电性可受控制，范围可从绝缘体至导体之间的材料。无论从科技或是经济发展的角度来看，半导体的重要性都是非常巨大的。很多人一直有疑问，半导体材料有哪些? 半导体材料有哪些实际运用?今天小编精心搜集整理了相关资料，来专门解答大家关于半导体材料的疑问，下面一起来看一下吧!

一、半导体材料有哪些?

常用的半导体材料分为元素半导体和化合物半导体。元素半导体是由单一元素制成的半导体材料。主要有硅、锗、硒等，以硅、锗应用最广。化合物半导体分为二元系、三元系、多元系和有机化合物半导体。二元系化合物半导体有Ⅲ-Ⅴ族(如砷化镓、磷化镓、磷化铟等)、Ⅱ-Ⅵ族(如硫化镉、硒化镉、碲化锌、硫化锌等)、Ⅳ-Ⅵ族(如硫化铅、硒化铅等)、Ⅳ-Ⅳ族(如碳化硅)化合物。三元系和多元系化合物半导体主要为三元和多元固溶体，如镓铝砷固溶体、镓锗砷磷固溶体等。有机化合物半导体有萘、蒽、聚丙烯腈等，还处于研究阶段。

此外，还有非晶态和液态半导体材料，这类半导体与晶态半导体的最大区别是不具有严格周期性排列的晶体结构。制备不同的半导体器件对半导体材料有不同的形态要求，包括单晶的切片、磨片、抛光片、薄膜等。半导体材料的不同形态要求对应不同的加工工艺。常用的半导体材料制备工艺有提纯、单晶的制备和薄膜外延生长。

　　二、半导体材料主要种类

半导体材料可按化学组成来分，再将结构与性能比较特殊的非晶态与液态半导体单独列为一类。按照这样分类方法可将半导体材料分为元素半导体、无机化合物半导体、有机化合物半导体和非晶态与液态半导体。

1、元素半导体：在元素周期表的ⅢA族至ⅦA族分布着11种具有半导性半导体材料的元素，下表的黑框中即这11种元素半导体,其中C表示金刚石。C、P、Se具有绝缘体与半导体两种形态B、Si、Ge、Te具有半导性Sn、As、Sb具有半导体与金属两种形态。

2、无机化合物半导体：分二元系、三元系、四元系等。 二元系包括：①Ⅳ-Ⅳ族:SiC和Ge-Si合金都具有闪锌矿的结构。

　　3、有机化合物半导体：已知的有机半导体有几十种，熟知的有萘、蒽、聚丙烯腈、酞菁和一些芳香族化合物等，它们作为半导体尚未得到应用。

　　4、非晶态与液态半导体：这类半导体与晶态半导体的最大区别是不具有严格周期性排列的晶体结构。

　　三、半导体材料实际运用

制备不同的半导体器件对半导体材料有不同的形态要求，包括单晶的切片、磨片、抛光片、薄膜等。半导体材料的不同形态要求对应不同的加工工艺。常用的半导体材料制备工艺有提纯、单晶的制备和薄膜外延生长。

半导体材料所有的半导体材料都需要对原料进行提纯，要求的纯度在6个“9”以上，最高达11个“9”以上。提纯的方法分两大类，一类是不改变材料的化学组成进行提纯，称为物理提纯另一类是把元素先变成化合物进行提纯，再将提纯后的化合物还原成元素，称为化学提纯。物理提纯的方法有真空蒸发、区域精制、拉晶提纯等，使用最多的是区域精制。化学提纯的主要方法有电解、络合、萃取、精馏等，使用最多的是精馏。由于每一种方法都有一定的局限性，因此常使用几种提纯方法相结合的工艺流程以获得合格的材料。

绝大多数半导体器件是在单晶片或以单晶片为衬底的外延片上作出的。成批量的半导体单晶都是用熔体生长法制成的。直拉法应用最广，80%的硅单晶、大部分锗单晶和锑化铟单晶是用此法生产的，其中硅单晶的最大直径已达300毫米。在熔体中通入磁场的直拉法称为磁控拉晶法，用此法已生产出高均匀性硅单晶。在坩埚熔体表面加入液体覆盖剂称液封直拉法，用此法拉制砷化镓、磷化镓、磷化铟等分解压较大的单晶。悬浮区熔法的熔体不与容器接触，用此法生长高纯硅单晶。水平区熔法用以生产锗单晶。水平定向结晶法主要用于制备砷化镓单晶，而垂直定向结晶法用于制备碲化镉、砷化镓。用各种方法生产的体单晶再经过晶体定向、滚磨、作参考面、切片、磨片、倒角、抛光、腐蚀、清洗、检测、封装等全部或部分工序以提供相应的晶片。

以上就是小编今天给大家分享的半导体材料的有关信息，主要分析了半导体材料的种类和应用等问题，希望大家看后会有帮助!想要了解更多相关信息的话，大家就请继续关注土巴兔学装修吧!

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