Thực hiện:
Đàm Văn Đạt
MSSV: 20160907
Nguyễn Văn Đỗ
MSSV: 20161036
Lê Tùng Ưng
MSSV: 20164600
MỤC LỤC CHÍNH
Phần 1
• Đặc trưng cơ bản của TFT
Phần 2
• Ứng dụng của TFT
2
PHẦN 1: ĐẶC TRƯNG CỦA TFT
TRANSITORS
• Là một loại linh kiện bán
dẫn, được sử dụng như một
phần tử khuếch đại hay một
khóa điện tử.
• Chức năng:
 Tạo ra tín hiệu đầu ra mạnh hơn, điện áp hoặc dòng điện, tỷ lệ với tín hiệu đầu vào
 Bóng bán dẫn có thể được sử dụng để bật hoặc tắt dòng điện trong một mạch như là một
khóa điện tử
3
PHẦN 1: ĐẶC TRƯNG CỦA TFT
NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG
• Tiếp xúc n−p được phân cực thuận
→ một phần nhỏ hạt tải điện đi qua
lớp tiếp xúc này tạo nên dòng IB và IE.
• Tiếp xúc p−n được phân cực ngược để kéo hầu hết các hạt tải điện đi sang cực C → số
lượng hạt tải điện tăng vọt → tạo ra dòng IC >> IB.
4
PHẦN 1: ĐẶC TRƯNG CỦA TFT
• MOSFET
(Metal-Oxide
Semiconductor
Field-Effect
Transistor)
• Được xây dựng dựa trên lớp chuyển tiếp oxit kim loại và
bán dẫn
• Có 2 loại:
 N – MOSFET: hoạt động khi VG = 0, e− bên trong vẫn
hoạt động đến khi ảnh hưởng của Vinput
 P – MOSFET: các e− bị out – off cho dến khi gia tăng
nguồn điện vào ngõ Gate
5
PHẦN 1: ĐẶC TRƯNG CỦA TFT
NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG
 Nguyên tắc cung cấp nguồn điện cho các
chân cực sao cho hạt dẫn đa số chạy từ
cực nguồn S qua kênh về cực máng D để
tạo nên dòng điện ID trong mạch cực
máng.
 Còn điện áp đặt trên cực cửa có chiều sao
cho MOSFET làm việc ở chế độ giàu hạt
dẫn hoặc ở chế độ nghèo hạt dẫn.
6
PHẦN 1: ĐẶC TRƯNG CỦA TFT
MOSFET KÊNH N
• Khi chúng ta áp dụng điện áp cổng dương, các lỗ hiện
diện bên dưới lớp oxit chịu tác dụng của lực đẩy và
được đẩy xuống trong các điện tích âm liên kết với các
nguyên tử.
7
PHẦN 1: ĐẶC TRƯNG CỦA TFT
MOSFET KÊNH P:
• Khi chúng ta áp dụng điện áp cổng âm, các
electron hiện diện bên dưới lớp oxit bị đẩy
xuống bề mặt, vùng nghèo được điền bởi các
điện tích dương liên kết với các nguyên tử.
8
PHẦN 1: ĐẶC TRƯNG CỦA TFT
TFT
• Bóng
bán
dẫn
màng
mỏng TFT thực sự là các
bóng bán dẫn MOSFET
• Gắn liền với lịch sử phát
triển của CMOS
• Việc cải tiến và phát triển công nghệ TFT có ba khía cạnh: sự cải thiện của lớp bán dẫn, sự
ổn định của quá trình chế tạo quy mô lớn, phát triển các thiết bị xử lý để sản xuất các thiết
bị ngày càng lớn
9
PHẦN 1: ĐẶC TRƯNG CỦA TFT
Nguồn: Jpn. J. Appl. Phys. 55, 04EA08 (2016)
Công nghệ CMOS
Công nghệ TFT
Công nghệ tăng trưởng số lớp
Cấy, lắng đọng, tăng trưởng
từ chất nền
Lắng đọng bằng pp phún xạ
và PECVD
Nhiệt độ quá trình
Nhiệt độ cao (> 600 0C)
Nhiệt độ thấp (< 600 0C)
Chất lượng của các lớp
Chất lượng tinh thể cao từ các
phần tử
Vô định hình hoặc đa tinh thể
Độ linh động(cm2V−1s−1)
500
0.5−200
Loại chất nền
Chất bán dẫn đục
Bất kỳ loại chất nền nào gồm
thủy tinh hoặc nhựa và trong
suốt
Kích thước nền
Kích thước milimet
Kích thước centimet đến mét
Bảng so sánh công nghệ CMOS và TFT
10
PHẦN 1: ĐẶC TRƯNG CỦA TFT
Nguồn: The Electrochemical
Society Interface • Spring
2013
Lịch sử phát triển của TFT và IC
11
Nguồn: Jpn. J. Appl. Phys. 55, 04EA08 (2016)
Hợp chất
Năm phát
Công nghệ phủ
Độ linh
Mô tả
bán dẫn
triển
CdSe
1971
PECVD
40
Độ linh động cao nhưng khó sử lý ở quy mô lớn
a-Si:H
1979
PECVD (từ SiH4)
1
Thích hợp cho việc chế tạo ở quy mô lớn
Poly-Si
Organic
IGZO
1996
2000
2004
A-Si:H depo +
laser annealing
Bay hơi,
Phún xạ
động(cm2V-1s-1)
100
0.1-30
10-20
Độ linh động cao
Trong suốt, chế tạo đơn giản và rẻ tiền
Chứa nhiều polyme bán dẫn
Vật liệu trong suốt
Độ linh động cao
Lịch sử phát triển của vật liệu bán dẫn sử dụng trong các bóng bán dẫn màng mỏng TFTs
12
PHẦN 1: ĐẶC TRƯNG CỦA TFT
TFT có cấu tạo gồm ba thiết bị đầu cuối (cổng vào, nguồn, đầu ra) và các lớp
bán dẫn, điện môi và các lớp dẫn điện được thể hiện như hình.
13
PHẦN 1: ĐẶC TRƯNG CỦA TFT
Nguồn: Wikipedia
Phân loại các loại TFT
14
PHẦN 1: ĐẶC TRƯNG CỦA TFT
TFT hoạt động dựa trên sự kiểm soát dòng giữa nguồn và đầu ra (ống thoát) bằng
cách thay đổi điện thế giữa cổng vào và nguồn (VGS), gây ra sự tích lũy các dòng tự
do giữa lớp điện môi và bán dẫn. Sự thay đổi điện áp đầu vào có tác động tới hoạt
động của TFT
15
PHẦN 1: ĐẶC TRƯNG CỦA TFT
Đề làm bằng chất dẻo trong suốt
keo
Quy trình sản xuất TFT
16
PHẦN 2: ỨNG DỤNG CỦA TFT
17
2.1. ỨNG DỤNG CỦA TFT TRONG LCD
• TFT – LCD ngày càng chiếm thị phần
lớn trong công nghệ hiển thị hình ảnh.
Cụ thể: doanh thu toàn thế giới của
màn hình TFT–LCD tăng từ 1 tỉ USD
(1989) lên gần 110 tỉ USD (2012).
(Số liệu từ: Information Display
(http://www.
informationdisplay.org/newsarticle.
cfm?newsArt=news360).
**Nguồn: The Electrochemical Society
Interface • Spring 2013
18
2.1. ỨNG DỤNG CỦA TFT TRONG LCD
ĐỊA CHỈ HIỂN THỊ
• Một màn hình LCD được tạo ra bởi một
lưới ma trận thụ động hoặc ma trận hoạt
động
• Dạng thụ động → một lưới dây dẫn có
điểm ảnh → dòng điện gửi qua hai dây
dẫn để điều khiển ánh sáng cho bất kì
điểm ảnh nào
• Dạng hoạt động là dạng hiển thị của TFT
→ có một bóng bán dẫn nằm ở mỗi điểm
ảnh giao nhau → kiểm soát độ sáng của
Dạng hoạt động có thể bật/tắt thường
xuyên hơn → giảm thời gian làm mới màn
hình, chuyển cảnh
điểm ảnh (yêu cầu ít điện năng hơn)
19
2.1. ỨNG DỤNG CỦA TFT TRONG LCD
THIẾT KẾ THIẾT BỊ TFT
• Phổ biến nhất là cấu trúc nghịch đảo
so le
• Lợi ích: chế tạo đơn giản và có độ linh
động cao của electron
• Quy trình chế tạo:
 Bước đầu tiên bao gồm xây dựng
các cổng và tụ điện lưu trức với
2000 – 3000 A của một kim loại
 Sau đó là 3 lớp Si3N4 + lớp Si vô định hình
được lắng bằng PECVD.
như: Al, Cr hoặc lớp W lắng đọng.
20
2.1. ỨNG DỤNG CỦA TFT TRONG LCD
ĐẶC TÍNH CỦA TFT-LCD ĐẦY ĐỦ
• Phần thứ nhất bao gồm 1 bề mặt kính được
phủ một lớp ITO ( 1280 A0) và một lớp
Polymer ( 210 A0).
• Chỉ số khúc xạ và độ dày của mỗi lớp là
chính xác trong khoảng từ 0,75 đến 4,5 eV
**Nguồn: TFT LCD Display Technologies SE 03
21
2.1. ỨNG DỤNG CỦA TFT TRONG LCD
**Nguồn: TFT LCD Display Technologies SE 03
22
2.1. ỨNG DỤNG CỦA TFT TRONG LCD
• Phần thứ hai là thiết bị bao gồm một
tinh thể lỏng nematic (20 μm) bị giới
hạn giữa hai tấm kính (1 mm).
**Nguồn: TFT LCD Display Technologies SE 03
23
2.1. ỨNG DỤNG CỦA TFT TRONG LCD
(b)
(a) Màn hình hiển vi của màn hình; các điểm ảnh RGB có thể được nhìn thấy rõ ràng.
(b) Mặt cắt sơ đồ của bảng điều khiển TFT-LCD
(c) Quan sát bằng kính hiển vi của kính dưới
24
2.1. ỨNG DỤNG CỦA TFT TRONG LCD
• Ánh sáng phát ra từ bên trong màn hình và đến dưới đáy của đế mảng TFT vượt qua toàn bộ
thiết bị. Nếu một điểm ảnh TFT được bật, tinh thể lỏng sẽ thay đổi hình dạng của nó trong vùng
pixel và ánh sáng không còn có thể vượt qua kính phía trên trong vùng pixel này nữa. Bằng
cách này, màu RGB có thể được chọn.
• Mảng các điểm ảnh TFT là một mảng các vi điện cực ITO kết nối với cống của một loạt các màn
hình TFT. Các TFT trên một dòng có một dòng nguồn chung, trong khi các màn hình TFT trên
một cột có một cổng chung. Khi áp dụng một điện áp đến một cổng và một dòng nguồn, màn
hình TFT tại giao điểm của cả hai đường sẽ được bật. Tất cả các màn hình TFT khác vẫn tắt.
Điện cực ITO kết nối với cống của màn hình TFT đó là trên cũng trở nên phân cực. Bằng cách
này, có thể điều khiển riêng từng điện cực ITO.
25
2.1. ỨNG DỤNG CỦA TFT TRONG LCD
So sánh CCRT và TFT - LCD
CCRT
TFT−LCD
Độ phân giải
4/mm
5/mm
Độ tương phản
50:1
> 200:1
Gam màu
Cân bằng
Thời gian đáp ứng
< 1 ms
< 20 ms
Độ bóng
Analog
Analog
Mật độ trống
4 106 pixels
> 1  106 pixels
Độ sáng
400 nits (cd/m2) (<106 pixels)
> 400 nits
Hiệu quả
0.5 (độ phân giải cao)
-3.0 (độ phân giải thấp) lumen/W
1−2 lumen/W
Giá thành
$100−300
$1500
Góc nhìn
±900
±500 (theo chiều ngang)
±300 (theo chiều dọc)
**Nguồn: IBM J. RES. DEVELOP. VOL. 36 NO. 1 JANUARY 1992
26
27
2.2. CÁC ỨNG DỤNG KHÁC CỦA TFT
Bộ phận của TFT
Chức năng
Nguyên tắc hoạt động
Cổng điện môi
(Gate dielectric)
Dùng làm cảm biến pH
H+ được hấp phụ trong cấu trúc điện môi
Thiết bị lưu trữ
Cổng điện môi PZT (chì Pb, zorconi, titan)
Chất bán dẫn
(Semiconductor)
Dùng làm cảm biến khí
H2O, alcohol, N2O được hấp thụ trên lớp bán dẫn
Phát hiện tia hồng ngoại
Id = f(UGS)
Dùng làm cảm biến khí
H2 phân huỷ trên điện cực Pd
Cảm biến sinh học
Tạo phản ứng sinh khối với các tác nhân trên điện
cực cổng
Phân tích Protein/DNA
Gây ra sự thay đổi điện trở trong quá trình hấp
phụ sinh khối
Võng mạc nhân tạo
Thay đổi quang điện trên lớp a-Si:H
Chụp ảnh tia X
Tạo ra ánh sáng nhấp nháy trên diot
Đèn LEDs
Phát xạ ánh sáng chấm lượng tử
Điện cực cổng
(Gate electrode)
Điện cực S/D
Nguồn: The Electrochemical Society Interface • Spring 2013
28
29