Modélisation analytique de l’effet de l’éclairement sur la mobilité d’effet de champ des TFTs au silicium polycristallin.

Abstract

تمت دراسة ترانزستورات الأغشية الرقيقة المصنوعة من السيلكون متعدد الكريستالات (TCM) على نطاق واسع لاستخدامها المحتمل في المصفوفات النشطة للشاشات المسطحة الكريستالية السائلة (AMLCDS) ، وذلك بسبب الفرصة التي تتيحها قابلية التنقل العالية لهذه الأجهزة ، مقارنة مع الترانزستورات على أساس السيلكون غير المتبلور المهدرجة وبالتالي ، فهي تشكل العنصر الأساسي لجزء محدد من الإلكترونيات يطلق عليه Large Area Electronics وعليه يجب أن تعمل بشكل طبيعي تحت إضاءة عالية. أيضًا ، وعلى الرغم من أن السيلكون متعدد الكريستالات يعرف عمومًا على أنه أقل حساسية من السيلكون غير المتبلور المهدرج ، إلا أنه لا يبدو أن هناك إجماع على الحساسية للضوء لـلترانزستورات المصنوعة من السيلكون متعدد الكريستالات. في هذا السياق ، ومن أجل دراسة حساسيتها الضوئية ، يتعلق الأمر أولاً بإجراء وصف كهربائي لهذه الأجهزة ، في الظلام وتحت الإضاءة. و على أساس النتائج التي تم الحصول عليها ،يتم اقتراح نموذج مناسب لتأثير حقل التنقل في المنطقة الواقعة أسفل العتبة ، مع الأخذ في الاعتبار تدفق الإضاءة ، كثافة ذيول النطاقات والطاقة المميزة لها وجهد البوابة والمصب. يتم التحقق من صحة النموذج الذي تم تنفيذه من خلال مقارنة القيم المحسوبة مع القيم التي تم الحصول عليها تجريبياً.

الكلمات المفتاحية :-ترانزستورات الأغشية الرقيقة -السيلكون المتعدد الكريستالات-تأثير حقل التنقل – نمذجة

-----------------------------------------Les transistors en couches minces (TCM) au silicium polycristallin ont été largement étudiés pour leur utilisation potentielle dans les matrices actives des écrans plats à cristaux liquides(AMLCDS), en raison de l'opportunité offerte par la grande mobilité de ces dispositifs, par rapport aux transistors à base de silicium amorphe hydrogéné (a- Si: H TFT). Ils constituent de ce fait, l’élément de base d’une partie spécifique de l’électronique que l’on appelle Electronique Grande Surface et devraient donc fonctionner normalement sous illumination élevée. Aussi, et bien que le poly-Si soit généralement reconnu comme étant moins photosensible que le silicium amorphe hydrogéné, il ne semble pas y avoir de consensus sur la photosensibilité des TCM au poly-Si. Dans ce contexte, et dans le but d’étudier leur photosensibilité, il est question de procéder d’abord à une caractérisation électrique de ces dispositifs, à l’obscurité et sous illumination. Sur la base des résultats obtenus, un modèle adéquat pour la mobilité d’effet de champ dans la région sous le seuil est proposé, prenant en compte le flux d’éclairement, la densité et l’énergie caractéristique des queues de bandes, et la polarisation de la grille et du drain. Une validation du modèle mis en place est effectuée en comparant les valeurs calculées avec celles obtenues expérimentalement.

Mots clés : TCM – silicium polycristallin- mobilité d’effet de champ- modélisation. -----------------------------------------Polycrystalline silicon thin-film transistors (poly-Si TFT) have been widely studied for their potential use in flat panel active matrix liquid crystal display applications (AMLCDS), due to the opportunity afforded by the high mobility of these devices, compared with a-Si: H TFTs. Therefore, they constitute the basic element of a specific part of electronics that is called Large Surface Electronics and will normally be operating in a high illumination environment. Also, although poly-Si is generally recognized as being less photosensitive than hydrogenated amorphous silicon, there does not seem to be a consensus on the photosensitivity of TFTs. In this context, and in order to study the photosensitivity of polysilicon TFTs, an electrical characterization of these devices is firstly carried out in dark and under illumination conditions. Based on the obtained results, an accurate model for field effect mobility in the subthreshold region is proposed, taking into account, the incident photon flux, the density and the characteristic energy of the band tails, and the gate and drain voltages. Finally, the model implemented is validated by comparing the computed values of the field effect mobility with those obtained experimentally.

Keywords: TFT - polycrystalline silicon- field effect mobility- modeling.