通用非晶半导体薄膜晶体管紧凑型模型与参数提取工具的研究

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非晶半导体薄膜晶体管(amorphous thin film transistor,a-TFTs)广泛应用于智能手机、平板显示和电子纸等商业显示产品中。传统非晶硅(a-Si)TFT是目前主流的a-TFTs技术。随着半导体材料科学和器件加工工艺的发展,新型a-TFTs技术发展迅猛。这其中,具有低成本、高均一性和高机械性能等优势的非晶氧化物(a-Oxide)TFT和非晶有机TFT(a-OTFTs)是学术研究和工业应用的热点。新型a-TFTs技术的成本和性能优势又将a-TFTs的应用范围推广到诸如传感器、智能标签和柔性显示等更前沿的领域中去。  为了满足愈加复杂的电路设计需求,我们需要开发适用于各类器件结构和非晶半导体材料的通用a-TFTs紧凑型模型。a-TFTs类似的半导体能级分布结构和工作机理是建立通用模型的依据。传统的a-Si TFT模型和专门针对某种新型半导体材料的TFT模型无法同时满足简单,通用,准确,连续和具备物理意义等要求。本文通过推导a-TFTs阈值以上和亚阈值电流公式,建立了准确连续的通用a-TFTs。仿真模型。模型的参数较少,参数提取过程简单。除了三个拟合参数,其他的参数都具有常见的物理意义。该模型可以被应用于包括铟镓锌氧(IGZO)a-Oxide TFT、有机小分子半导体TFT以及聚合物半导体TFT的电路仿真中去。为了方便模型参数的提取,本文还提供了独立于Spice电路仿真软件的参数提取工具。该工具使用不同于Spice电流电压计算的迭代算法,能够快速地计算仿真结果,拟合实验数据。
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