Thermally stimulated currents on oxide based TFTs

Cabrita, Fábio Emanuel Sousa

http://hdl.handle.net/10400.1/8242

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Authors

Cabrita, Fábio Emanuel Sousa

Advisor(s)

Gomes, Henrique L.

Abstract(s)

Óxidos amorfos semiconductores têm assumido um papel de liderança para aplicações em Transístores de Filme Fino (TFTs). Este tipo de transístores tem aplicações em ecrãs planos que usam Díodos Emissores de Luz (LEDs). Os TFTs controlam a activação de cada pixel luminoso. Em teoria os óxidos semiconductores podem ser fabricados em substratos de grandes dimensões, e eventualmente num futuro próximo, em substratos flexíveis de baixo custo, como o plástico e o papel. Esta possibilidade torna esta tecnologia um competidor direto com a electrónica orgânica, em particular onde o desempenho e o custo são um requisito essencial. Esta dissertação apresenta a caracterização eléctrica de um conjunto de Transístores de Efeito de Campo (FET) com base em filme finos de óxidos amorfos. Apresenta os métodos de fabrico, os materiais usados, estrutura física, modo de funcionamento e as características eléctricas. TFTs com base em óxidos semiconductores sofrem de um conjunto de problemas que afectam o seu desempenho. Uma das instabilidades é a alteração das propriedades eléctricas quando expostos à luz. Este problema é tanto mais grave já que umas das aplicações dos TFTs é justamente em ecrãs. O objectivo principal desta dissertação é identificar a origem física da instabilidade à luz. Com este objectivo usou-se um conjunto de técnicas eléctricas desenhadas para obter informação sobre os estados electrónicos que são induzidos quando o TFT é exposto à luz. Um das técnicas usadas foi o método das Correntes Termo Estimuladas (TSC). O óxido semiconductor em estudo foi o Zinc Tin Oxide (ZTO). Os resultados obtidos permitiram concluir que a luz induz um estado electrónico no semiconductor. Este estado electrónico comporta-se como um dopante e aumenta a condutividade eléctrica do material. As TSCs permitiram ainda identificar que este dopante esta energeticamente localizado a 0.14 eV da banda de condução do semicondutor. O estado induzido pela luz é muito mais raso que o estado responsável pela condução eléctrica normal, quando o TFT não é exposto à luz. TFTs não expostos à luz mostram um processo de condução termicamente ativado mas com uma energia de activação de 0.22 eV. Os estados electrónicos induzidos pela luz tem um tempo de vida de algumas horas. Este tempo de vida é suficientemente longo para considerar a possibilidade de usar este efeito em foto-sensores do tipo Charge-Coupled Devices (CCD) ou em memórias ópticas. Desta forma um efeito que é prejudicial pode ser convertido numa aplicação prática.