Современная электроника №4/2025

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ 25 WWW.CTA.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 4 / 2025 без деформации и трещин показана на рис. 6. В TFT с нижним затвором обяза- тельным условием к производству эат- ворного электрода является адгезия с гибкой подложкой. В качестве нижнего затворного элек- трода выбран Cr. Затем ZrO 2 и SnO 2 были нанесены в качестве диэлек- трического и полупроводникового слоёв соответственно, а Cr (50 нм) был нанесён в качестве S/D электродов для изготовления TFT с нижним затвором и верхним контактом. Для подтверж- дения эффекта масштабирования раз- меры гибких каналов TFT испытаны при разной толщине и растяжимости (W/L) L = 100, 50 и 20 мкм. После процес- са плёнка PI была погружена в DI воду для растворения PVA и отслоения его от несущей подложки. Механическая стабильность гиб- ких TFT-дисплеев определяется следу- ющим. Для гибких TFT важно иметь стабильные электрические характе- ристики при механическом напряже- нии. Чтобы сравнить механическую гибкость, изменяющуюся в зависимо- сти от размеров устройства, исследова- тели применили повторяющееся рас- тягивающее напряжение с радиусом изгиба 2,5 мм в течение 5000 циклов к гибким TFT, как показано на рис. 7, и затем наблюдали изменения в их электрических характеристиках. Характеристики процесса изготовления новейших токопроводящих плёнок и тонкоплёночных полупроводников Положение нейтральной плоско- сти составляет примерно 26,93 мкм от низа сложенных плёнок. Деформа- ция в месте расположения TFT состав- ляет приблизительно 0,53% при ради- усе изгиба 2,5 мм [4]. Гибкие TFT ZrO 2 /SnO 2 (параметр W/L = 200/20 мкм) продемонстри- ровали устойчивые электрические характеристики в изменениях пло- щади растяжения с 26,16 ±1,73 см²/Вс, SS – 0,125 ±0,005 В/дек и Ion /Ioff 1,13×10 6 , по сравнению с устройствами анало- гичного назначения, но изготовлен- ными на жёстких подложках. Это улучшение можно объяснить увели- ченной инжекцией носителей заряда из-за изменения конфигурации гиб- ких TFT на затвор (верхний контакт), в отличие от структуры нижнего кон- такта затвора, используемого в TFT, изготовленных на жёстких подлож- ках. Более гибкие элементы TFT пока- зывают значительный сдвиг по срав- нению с TFT на жёстких подложках и работают надёжнее. Чтобы прояснить изменения в режимах работы, обратим внимание на рис. 7, а диаграммы энер- гетических зон затвора и диэлектрика представлены на рис. 8, 9. На рис. 8 показаны некоторые пере- даточные характеристики тонкоплё- ночных транзисторов при изгиба- ющем напряжении в течение 5000 циклов при радиусе 2,5 мм, изменяю- щемся в зависимости от L = 20 мкм. На рис. 9 показаны те же характеристики при толщине подложки 100 мкм при сохранении одинаковых условий при циклах изгиба. При исследовании механических свойств TFT и сравнении электриче- ских характеристик до и после испы- тания на изгиб уделялось особое вни- мание эффекту масштабирования. Как видно из графика рис. 9, TFT с наибольшими размерами каналов (1000/100 мкм) демонстрируют сни- жение тока включения вместе со сдви- гом кривой передачи во время циклов изгиба. Устройства большого размера демонстрируют заметное снижение и явный положительный сдвиг Vth во время испытаний на изгиб. После 5000 циклов он смещается положительно с 1,27 до 1,65 В, а уменьшается до 46% от своего исходного значения, в то время как параметр SS увеличивается с 0,148 до 0,154 В/дек. Повторяющиеся циклы изгиба вызывают структурные дефек- ты или микротрещины в таких обла- стях, как интерфейс затвора диэлек- трик–полупроводник или интерфейс затвора электрод–затвор–диэлектрик, где концентрируется напряжение. Такие изменения можно объяснить структурными дефектами, вызванны- ми напряжением материалов. Положение уровня Ферми (EF) в пре- делах энергетической зоны токопрово- дящей плёнки оценивалось с исполь- зованиемширины запрещённой зоны, полученной из спектров УФ-видимой области. На рис. 10, 11 показаны состав и структура соответственно старых и новых токопроводящих плёнок и эво- люция гибких полупроводников. Элек- троды с меньшей вероятностью будут образовывать микротрещины под механическим изгибающим напря- жением, тем самым дополнительно улучшая механические свойства TFT. По мере уменьшения размеров устройств изменения в характери- стиках передачи и основных параме- трах TFT заметно уменьшаются. В част- ности, маленькие по формат-фактору элементы (200/20 мкм) продемонстри- ровали надёжную механическую ста- бильность даже при повторяющемся изгибающем напряжении, а также пре- восходные характеристики TFT. Результат можно объяснить разной нагрузкой выхода электрода затвора в гибких TFT по сравнению с изготов- ленными на жёстких подложках, а так- же структурным изменением контак- та нижний затвор – верхний затвор, Рис. 7. Изображение гибких TFT в изогнутом состоянии для испытаний на механическую нагрузку Рис. 8. Электрические характеристики гибких TFT-транзисторов Рис. 9. Те же характеристики при толщине подложки 100 мкм при сохранении одинаковых условий при циклах изгиба r = 2,5 мм 1 см 3 В Расслоенный 1000 циклов 3000 циклов 5000 циклов Расслоенный 1000 циклов 3000 циклов 5000 циклов 3 В