基于α-Si TFT 的AM-FED 器件的研究与仿真分析

基于α-Si TFT 的AM-FED 器件的研究与仿真分析

刘向，李驰，雷威

东南大学显示科学与技术研究中心，南京，210096

　　随着纳米材料,薄膜技术,微电子器件技术等迅猛发展,平板显示的研究也来到了一个崭新的时代。而FED 显示器因为其一方面保持了CRT 器件的高亮度,低响应时间等优点,又同时具备了平板显示的特性在平板显示器件的研究领域可以说是独树一帜。但是FED 器件却始终因为一些固有的问题而难以走入消费电子市场乃至千家万户。其中就有着包括器件自身真空支撑结构，高驱动电压带来的脉冲响应时间和复杂昂贵的驱动电路以及显示的均匀性等问题。

　　而其中非常重要的一点就是因为场发射需要一定的电压支持才能够实现，所以必须在阴阳极板之间加上很高的电压。为了解决这个问题，研发人员设计了三极结构的FED 显示器件，在阴阳极板之间加入了栅极来收集电子。但是三极结构并不能彻底解决驱动电压高,以及显示均匀性差的问题。

　　本文将在三极结构的FED 显示器件中，引入如图1(a)所示有源矩阵寻址技术(α-Si TFT)来驱动显示器件,提高显示质量。将碳管生长在TFT 结构的漏极，当场效应结构导通时，利用作为数据端的TFT 源极来控制调制漏极的电流。从而能够控制碳管尖端的电场，并进而达到控制尖端的电子发射如图1(b)。

图1 (a）AMFED 的基本结构（b）TFT 栅压对尖端放电影响的模拟

　　同时设计了AMFED 的器件结构如图2，并且利用Silvaco athena 和atlas 仿真对采用α-Si TFT 工艺的AMFED 显示器件进行了工艺仿真与器件性能仿真。仿真测量出了包括工作状态下器件的转移特性,输出特性的I-V 特性曲线。仿真结果表明该结构的设计是可行的，并且与原有的FED 显示器件相比，AMFED 的确拥有更好的工作性能，并且对驱动电路的要求也更低。此外本文还对AMFED 的进一步改进和制造提出了建议。

图2 athena 工艺仿真的α-si 工艺下的AMFED 的TFT 器件结构