酸化物薄膜トランジスタ

酸化物薄膜トランジスタ(酸化物 TFT ) または金属酸化物薄膜トランジスタは、半導体が金属酸化物化合物であるタイプの薄膜トランジスタです。酸化物 TFT は、金属酸化物電界効果トランジスタ (MOSFET) とは異なります。金属酸化物電界効果トランジスタ ( MOSFET ) の「酸化物」は絶縁ゲート誘電体 (通常は二酸化シリコン)を指します。酸化物 TFT では、酸化物は半導体を指します。酸化物 TFT は、ディスプレイ バックプレーンのエミッターに電流を供給する増幅器として使用されます。

金属酸化物を半導体として用いた最初のトランジスタは、1964年にフィリップス研究所のKlasensとKoelmansによって報告されました。^[1]しかし、酸化物TFTはその後数十年間ほとんど考慮されませんでした。2000年代初頭になって、透明導電性酸化物を研究していた細野秀雄^[2]が、硫化物^[3]とインジウムガリウム亜鉛酸化物^{[4] [5]が}TFTの半導体として使用できることを発見しました。その後すぐに、オレゴン州立大学のJohn Wagerが、半導体として二元酸化物の酸化亜鉛を用いた酸化物TFTを報告しました。 ^[6]

酸化物には、 2000年代初頭に主流だったTFT技術である水素化アモルファスシリコン（a-Si:H）よりも優れた特性がいくつかあります。 ^[7]まず、酸化物TFTの電子移動度はおよそ100倍です。^[8]トランジスタのソースドレイン電流は電子移動度に比例するため、^[9]増幅特性も同様です。その結果、同じ電流を供給するのに小型のトランジスタを使用できます。ディスプレイでは、これはより高い解像度とスイッチング速度が可能になることを意味します。

a-Si:Hはさらに、シュテーブラー・ロンスキー効果などの環境安定性の問題を抱えています。^{[10]酸化物はすでに酸化されているため、一般的に環境に対してより安定していますが、一定の光照射下で}閾値電圧が変化する負バイアス照明ストレス（NBIS）と呼ばれる現象が発生します。^[11]

ほとんどの n 型 (電子輸送) 酸化物 TFT は、一般に 3 eVを超える広いバンドギャップを持つ半導体を採用しています。このため、完全に透明な電子機器に使用するのに適しています。また、バンドギャップが広いため、オフ電流が低く、オン/オフ比が高く、オン状態とオフ状態を明確に区別できるという望ましい特性があります。

酸化物TFTの大きな欠点の1つは、p型（正孔輸送）金属酸化物半導体が非常に少ないことです。^{[12]エミッターに増幅を提供する場合は大きな問題ではありませんが、これは酸化物半導体が}相補型ロジック、つまり情報処理にはあまり適していないことを意味します。

金属酸化物半導体は、通常、真空ベースの成長技術であるスパッタリングを使用して堆積され、非晶質または多結晶層を形成します。酸化物は、スピンコーティングやスプレーコーティングなどの溶液から堆積することもできます。^[13]

いくつかの企業が酸化物TFTをディスプレイドライバのプラットフォームとして採用している。特にシャープは2012年に^[14]、アップルは2013年に^{[15]を採用した。}