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显示装置和制造显示装置的方法

申请号 CN202311349118.0 申请日 2023-10-18 公开(公告)号 CN117913097A 公开(公告)日 2024-04-19
申请人 三星显示有限公司; 浦项工科大学校产学协力团; 发明人 金亨俊; 鲁容泳; 林俊亨; 刘奥;
摘要 本 申请 涉及显示装置和制造显示装置的方法。显示装置包括: 基板 ;位于基板上的 薄膜 晶体管;以及电连接至 薄膜晶体管 的发光 二极管 ,其中薄膜晶体管包括: 半导体 层,在半导体层中限定了源区、漏区和 沟道 区;栅 电极 ,与半导体层绝缘并与半导体层重叠;源电极,电连接至源区;以及漏电极,电连接至漏区,其中半导体层包括包含过渡金属和硫属元素的结晶的金属硫属化物,并且具有层状结构。
权利要求

1.一种显示装置,包括:
基板
位于所述基板上的薄膜晶体管;以及
电连接至所述薄膜晶体管的发光二极管
其中所述薄膜晶体管包括:
半导体层,在所述半导体层中限定了源区、漏区和沟道区;
电极,与所述半导体层绝缘并与所述半导体层重叠;
源电极,电连接至所述源区;以及
漏电极,电连接至所述漏区,
其中所述半导体层
包括包含过渡金属和硫属元素的结晶的金属硫属化物,并且
具有层状结构。
2.根据权利要求1所述的显示装置,其中所述过渡金属包括铋、、铌、钽、钼、钨、铪、和铼中的至少一种,并且所述硫属元素包括硫、硒和碲中的至少一种。
3.根据权利要求2所述的显示装置,其中所述半导体层包括Bi2S3。
4.根据权利要求1所述的显示装置,其中所述半导体层的所述层状结构具有其中第一子层和第二子层交替堆叠的结构。
5.根据权利要求4所述的显示装置,其中所述结晶的金属硫属化物的所述过渡金属被布置在所述第一子层中,并且所述结晶的金属硫属化物的所述硫属元素被布置在所述第二子层中。
6.根据权利要求1所述的显示装置,其中,在所述结晶的金属硫属化物中,通过X射线衍射光谱获得的主峰出现在其中衍射度2θ为15°至16°的区,并且通过所述X射线衍射光谱获得的副峰出现在其中所述衍射角度2θ为25°至26°的区。
7.根据权利要求1所述的显示装置,其中所述半导体层具有10nm至50nm的厚度。
8.根据权利要求1所述的显示装置,其中包括所述半导体层的所述薄膜晶体管的电子
2 2
迁移率具有10cm/Vs至14cm/Vs的值。
9.根据权利要求1所述的显示装置,其中包括所述半导体层的所述薄膜晶体管的导通
4 9
截止电流比具有10至10的值。
10.根据权利要求1所述的显示装置,其中所述半导体层具有1.4eV至1.6eV的带隙能量
11.根据权利要求1所述的显示装置,其中所述半导体层具有0.23nm至0.25nm的表面粗糙度。
12.一种制造显示装置的方法,所述方法包括:
在所述基板上形成所述薄膜晶体管;以及
形成电连接至所述薄膜晶体管的所述发光二极管
其中所述薄膜晶体管的所述形成包括:
形成所述半导体层,在所述半导体层中限定了所述源区、所述漏区和所述沟道区;
形成与所述半导体层绝缘并与所述半导体层重叠的栅电极;
形成电连接至所述源区的所述源电极;以及
形成电连接至所述漏区的所述漏电极,
其中所述半导体层的所述形成包括:
沉积包括包含所述过渡金属和所述硫属元素的金属硫属化物的半导体前体;以及使所述半导体前体结晶以具有所述层状结构。
13.根据权利要求12所述的制造显示装置的方法,其中所述金属硫属化物为过渡金属和硫属元素的化合物,并且
其中所述过渡金属包括铋、锡、铌、钽、钼、钨、铪、钛和铼中的至少一种,并且所述硫属元素包括硫、硒和碲中的至少一种。
14.根据权利要求13所述的制造显示装置的方法,其中具有所述层状结构的所述半导体层包括Bi2S3。
15.根据权利要求12所述的制造显示装置的方法,其中通过热沉积工艺进行所述半导体前体的所述沉积。
16.根据权利要求15所述的制造显示装置的方法,其中所述热沉积工艺包括:
将热沉积源和所述基板提供到真空腔室中;
加热所述热沉积源;以及
原子或分子状态蒸发包括在所述热沉积源中的材料,并将所述材料沉积在所述基板的表面上以给所述基板的所述表面涂覆上薄膜。
17.根据权利要求16所述的制造显示装置的方法,其中所述热沉积源包括Bi金属和Bi2S3粉末。
18.根据权利要求16所述的制造显示装置的方法,其中,在所述热沉积工艺中,所述真空腔室的内部被加热并且在150℃至450℃进行保持。
19.根据权利要求12所述的制造显示装置的方法,其中所述半导体层具有10nm至50nm的厚度。
20.根据权利要求12所述的制造显示装置的方法,其中通过热处理工艺进行所述半导体前体的所述结晶。
21.根据权利要求20所述的制造显示装置的方法,其中所述热处理工艺包括施加200℃至300℃的热30分钟至1小时。
22.根据权利要求12所述的制造显示装置的方法,其中通过所述半导体前体的所述结
2 2
晶,所述薄膜晶体管的电子迁移率具有10cm/Vs至14cm/Vs的值。
23.根据权利要求12所述的制造显示装置的方法,其中通过所述半导体前体的所述结
4 9
晶,所述薄膜晶体管的导通截止电流比具有10至10的值。

说明书全文

显示装置和制造显示装置的方法

[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求于2022年10月18日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10‑2022‑0134460号的优先权和权益,其全部内容通过引用合并于此。

技术领域

[0003] 本公开的一个或多个实施方式涉及显示装置和制造显示装置的方法。

背景技术

[0004] 显示装置可视地显示数据。显示装置可各自包括被划分为显示区域和外周区域的基板。显示区域可包括彼此绝缘的扫描线和数据线,并且可包括多个像素。并且,可在显示区域中提供对应于多个像素中每一个的薄膜晶体管和电连接至薄膜晶体管的子像素电极。另外,可在显示区域中提供对电极,该对电极针对多个像素公共地被提供。可在外周区域中提供扫描驱动器、数据驱动器、控制器、焊盘部分和/或各种适当的布线等,以将电信号传输到显示区域。
[0005] 这种显示装置的使用正在多样化。相应地,已经做出了一种或多种适当的尝试来设计以改善显示装置的质量。另外,由于显示装置的厚度较薄并且其重量较轻,因此它们的使用范围正在扩大。
[0006] 为了改善显示装置的图像质量,改善显示装置内部的薄膜晶体管的性能也是重要的因素。所以,对膜质量改善的研究正在进行中,以改善薄膜晶体管的性能。发明内容
[0007] 本公开的一个或多个实施方式的方面涉及具有改善的性能的薄膜晶体管、包括该薄膜晶体管的显示装置以及制造该薄膜晶体管的方法。然而,实施方式是示例,并且本公开的范围不限于此。
[0008] 另外的方面将部分在下述描述中陈述,并且部分将从描述中是显而易见的,或可通过呈现的本公开的实施方式的实践而了解到。
[0009] 根据本公开的一个或多个实施方式,显示装置包括基板、位于基板上的薄膜晶体管以及电连接至薄膜晶体管的发光二极管,其中薄膜晶体管包括:半导体层,在半导体层中限定了源区、漏区和沟道区;栅电极,与半导体层绝缘并与半导体层重叠;源电极,电连接至源区;以及漏电极,电连接至漏区,其中半导体层包括包含过渡金属和硫属元素的结晶的金属硫属化物,并且具有层状结构。
[0010] 在一个或多个实施方式中,过渡金属可包括下述中的至少一种(例如,选自下述中的一种):铋(Bi)、(Sn)、铌(Nb)、钽(Ta)、钼(Mo)、钨(W)、铪(Hf)、(Ti)和铼(Re),并且硫属元素可包括下述中的至少一种(例如,选自下述中的一种):硫(S)、硒(Se)和碲(Te)。
[0011] 在一个或多个实施方式中,半导体层可包括硫化铋(Bi2S3)。
[0012] 在一个或多个实施方式中,半导体层的层状结构可具有其中第一子层和第二子层交替堆叠的结构。
[0013] 在一个或多个实施方式中,结晶的金属硫属化物的过渡金属可被布置在第一子层中,并且结晶的金属硫属化物的硫属元素可被布置在第二子层中。
[0014] 在一个或多个实施方式中,在结晶的金属硫属化物中,通过X射线衍射(XRD)光谱获得的主峰可出现在其中衍射度2θ为约15°至约16°的区中,并且通过X射线衍射(XRD)光谱获得的副峰可出现在其中衍射角度2θ为约25°至约26°的区中。
[0015] 在一个或多个实施方式中,半导体层可具有约10nm至约50nm的厚度。
[0016] 在一个或多个实施方式中,包括半导体层的薄膜晶体管的电子迁移率可具有2 2
10cm/Vs至14cm/Vs的值。
[0017] 在一个或多个实施方式中,包括半导体层的薄膜晶体管的导通截止电流比(Ion/4 9
Ioff)可具有约10至约10的值。
[0018] 在一个或多个实施方式中,半导体层可具有约1.4eV至约1.6eV的带隙能量
[0019] 在一个或多个实施方式中,半导体层可具有约0.23nm至约0.25nm的表面粗糙度。
[0020] 根据本公开的一个或多个实施方式,制造显示装置的方法包括:在基板上形成薄膜晶体管;以及形成电连接至薄膜晶体管的发光二极管,其中薄膜晶体管的形成包括:形成半导体层,在半导体层中限定了源区、漏区和沟道区;形成与半导体层绝缘并与半导体层重叠的栅电极;形成电连接至源区的源电极;以及形成电连接至漏区的漏电极,其中半导体层的形成包括:沉积包括包含过渡金属和硫属元素的金属硫属化物的半导体前体;以及使半导体前体结晶以具有层状结构。
[0021] 在一个或多个实施方式中,金属硫属化物可为过渡金属和硫属元素的化合物,其中过渡金属可包括下述中的至少一种(例如,选自下述中的一种):铋(Bi)、锡(Sn)、铌(Nb)、钽(Ta)、钼(Mo)、钨(W)、铪(Hf)、钛(Ti)和铼(Re),并且硫属元素可包括(例如,选自)硫(S)、硒(Se)和碲(Te)中的至少一种。
[0022] 在一个或多个实施方式中,具有层状结构的半导体层可包括硫化铋Bi2S3。
[0023] 在一个或多个实施方式中,可通过热沉积工艺进行半导体前体的沉积。
[0024] 在一个或多个实施方式中,热沉积工艺可包括:将热沉积源和基板提供到真空腔室中;加热热沉积源;以及以原子或分子状态蒸发包括在热沉积源中的材料,并将该材料沉积在基板的表面上以给基板的表面涂覆上薄膜。
[0025] 在一个或多个实施方式中,热沉积源可包括Bi金属和Bi2S3粉末。
[0026] 在一个或多个实施方式中,在热沉积工艺中,真空腔室的内部可被加热并且在约150℃至约450℃进行保持。
[0027] 在一个或多个实施方式中,半导体层可具有约10nm至约50nm的厚度。
[0028] 在一个或多个实施方式中,可通过热处理工艺进行半导体前体的结晶。
[0029] 在一个或多个实施方式中,热处理工艺可包括施加约200℃至约300℃的热约30分钟至约1小时。
[0030] 在一个或多个实施方式中,通过半导体前体的结晶,薄膜晶体管的电子迁移率可2 2
具有10cm/Vs至14cm/Vs的值。
[0031] 在一个或多个实施方式中,通过半导体前体的结晶,薄膜晶体管的导通截止电流4 9
比可具有约10至约10的值。
附图说明
[0032] 本公开的某些实施方式的上述和其他的方面、特征和/或原理将从结合所附附图的下述描述中更显而易见,其中:
[0033] 图1为根据本公开的一个或多个实施方式的显示装置的示意性透视图;
[0034] 图2为阐释根据本公开的一个或多个实施方式的薄膜晶体管的示意图;
[0035] 图3为阐释根据本公开的一个或多个实施方式的显示装置的配置的示意性截面图;
[0036] 图4为根据本公开的一个或多个实施方式的制造显示装置的半导体层的方法的流程图
[0037] 图5A和图5B为阐释根据本公开的一个或多个实施方式的制造显示装置的半导体层的工艺的示意图;
[0038] 图6为示出根据本公开的一个或多个实施方式的显示装置的半导体层的结晶结构的图像;
[0039] 图7为示出根据本公开的一个或多个实施方式的显示装置的半导体层的X射线光电子光谱法(XPS)分析结果的曲线图;
[0040] 图8为示出根据本公开的一个或多个实施方式的显示装置的半导体层的X射线衍射(XRD)分析结果的曲线图;
[0041] 图9A和图9B分别为根据本公开的一个或多个实施方式的显示装置的半导体层的透射电子显微镜(TEM)图像;
[0042] 图10为示出根据本公开的一个或多个实施方式的薄膜晶体管的二次离子质谱仪(SIMS)分析结果的曲线图;
[0043] 图11为示出根据本公开的实施方式和比较例的薄膜晶体管的根据栅电压VGS的漏电流IDS的曲线图;
[0044] 图12为示出根据本公开的实施方式和比较例的薄膜晶体管的电子迁移率和导通截止电流比的曲线图;
[0045] 图13为示出根据本公开的实施方式的薄膜晶体管的根据栅电压VGS的漏电流IDS的曲线图;
[0046] 图14为示出根据本公开的实施方式的薄膜晶体管的电子迁移率的曲线图;
[0047] 图15为示出根据本公开的实施方式的薄膜晶体管的空气稳定性的曲线图;
[0048] 图16为示出根据本公开的实施方式的金属硫属化物薄膜的吸收度的曲线图;并且[0049] 图17为示出根据本公开的一个或多个实施方式的金属硫属化物薄膜的表面粗糙度(RMS)的图像和曲线图。

具体实施方式

[0050] 本公开可以许多替代形式进行修改,并且因此具体的实施方式将在附图中例证并进行更详细的描述。然而,应理解,其不旨在将本公开限制于所公开的特定形式,而是旨在覆盖落入本公开的精神和范围内的所有修改、等同方案和替代方案。提供本公开的实施方式作为示例使得本公开将是透彻的和完整的,并将向本领域技术人员充分传达本公开的方面和特征。相应地,可不描述对于本领域普通技术人员完全理解本公开的方面和特征而言不必要的工艺、元件和技术。
[0051] 除非另有说明,在整个所附附图和书面描述中,相同的附图标记表示相同的元件,并且因此,可不重复其描述。在附图中,为了清楚起见,可放大元件、层和区的相对的尺寸。
[0052] 如在本文中使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列举项目的任何和所有组合。比如“……中的至少一个”、“多个……”、“……中的一个”和其他介词短语的表述,当在元件的列表之前或之后时,如果写成连接的列表的形式,则应理解为包括非连接的方式,并且反之亦然。例如,“a、b或c中的至少一个”、“a、b和/或c中的至少一个”、“选自由a、b和c组成的组中的一个”、“选自a、b和c中的至少一个”、“来自a、b和c中的至少一个”、“来自a、b和c中的一个”、“a至c中的至少一个”指示仅a,仅b,仅c,a和b二者,a和c二者,b和c二者,所有的a、b和c或其变体。
[0053] 本公开可包括一个或多个适当的实施方式和修改,并且其实施方式将在附图中被阐释,并将在本文中更详细地被描述。本公开及其所附方法的效果和特征从结合所附附图对实施方式的下述描述中将变得显而易见。然而,本公开不限于下面描述的实施方式,并且可以一个或多个适当的模式来实施。
[0054] 下文中,将通过参考所附附图解释本公开的实施方式来更详细地描述本公开。附图中相同的附图标记表示相同的元件,并且可省略重复的解释。
[0055] 将理解,尽管术语“第一”、“第二”、“第三”等在本文中可使用于描述各个元件、组件、区、层和/或部分,但是这些元件、组件、区、层和/或部分不应受这些术语的限制。这些术语用于将一个元件、组件、区、层或部分与另一元件、组件、区、层或部分区分开。因此,在不背离本公开的精神和范围的情况下,下面描述的第一元件、组件、区、层或部分可称为第二元件、组件、区、层或部分。
[0056] 如在本文中使用的单数形式“一个(a)”、“一个(an)”和“所述(the)”旨在也包括复数形式,除非上下文另有清楚地指示。
[0057] 将进一步理解,术语“包含(comprises)”、“包含(comprising)”、“包括(includes)”和“包括(including)”当在本说明书中使用时,指出存在所叙述的特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或其组,但是不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或其组。
[0058] 将进一步理解,“形成在”另一层、区域或元件“上”(或者“在”另一层、区域或元件“上”)的层、区或元件可直接形成在另一层、区或元件上(或者在另一层、区或元件上),或者间接形成在另一层、区或元件上(或在另一层、区或元件上)。即,例如,居间层、区或元件可存在于其间。然而,当层、区或元件被称为“直接形成在”另一层、区或元件“上”时,其间可不存在居间层、区或元件。
[0059] 为了方便解释,可放大或缩小附图中元件的尺寸。换句话说,因为为了方便解释可任意阐释附图中元件的尺寸(比如,厚度),所以下述实施方式不限于此。
[0060] 当可不同地实现实施方式时,工艺顺序可与描述的顺序不同地进行。例如,两个连续描述的工艺可基本上同时进行或以与描述的顺序相反的顺序进行。
[0061] 将理解,当层、区或元件被称为“连接”时,该层、区或元件可直接连接或可通过其间的居间层、区或元件间接连接。例如,当层、区或元件被称为“电连接至”或“电联接至”另一层、区或元件时,它可直接或间接电连接或电联接至其他层、区或元件。即,例如,居间层、区或元件可存在于其间。另外,也将理解,当元件或层被称为两个元件或层“之间”时,其可为两个元件或层之间的唯一元件或层,或者也可存在一个或多个居间元件或层。
[0062] 为了便于解释,空间上相对的术语比如“下面”、“下”、“下方”、“上面”和“上”等可在本文中使用以描述如图中阐释的一个元件或特征与另一(些)元件或特征的关系。将理解,除了图中描绘的定向之外,空间上相对的术语旨在囊括装置在使用中或操作中的不同定向。例如,如果图中的装置被翻转,则被描述为“下面”或“之下”或“下方”的其他元件或特征的元件将随之定向为“在”其他元件或特征“上面”。因此,示例术语“下面”和“下方”可囊括上面和下面的两种定向。装置可以其他方式定向(例如,旋转90度或以其他定向)并且应相应地解释在本文中使用的空间上相对的描述符。
[0063] 图1为根据本实施方式的一个或多个实施方式的显示装置1的示意性透视图。
[0064] 参考图1,显示装置1包括显示区域DA和显示区域DA外侧的非显示区域NDA。各种显示元件,比如有机发光二极管(OLED),可设置在显示区域DA中。各种线可位于非显示区域NDA中,以传输要施加到包括薄膜晶体管的显示区域DA的电信号。尽管可在非显示区域NDA中设置一个薄膜晶体管,但是可进一步包括多个薄膜晶体管和电容器,并且可进一步提供连接至薄膜晶体管和电容器的布线(比如扫描线、数据线和电源线)。
[0065] 图1阐释具有矩形显示区域DA的显示装置1。然而,本公开不限于此。显示区域DA的形状可为圆形、椭圆形或多边形(比如三角形或五边形)。
[0066] 在一个或多个实施方式中,尽管图1的显示装置1示出平板显示装置,但是显示装置1可以一个或多个合适的形式(比如柔性显示装置、可折叠显示装置和可卷曲显示装置)实现。
[0067] 下文中,为了方便起见,将描述有机发光显示装置作为根据一个或多个实施方式的显示装置1的示例。然而,本公开的显示装置1不限于此。在一个或多个实施方式中,可利用一个或多个适当的类型(种类)的显示装置,比如无机发光显示器和量子点发光显示器。
[0068] 图2为阐释根据本公开的一个或多个实施方式的薄膜晶体管10A的示意图。
[0069] 参考图2,薄膜晶体管10A包括栅电极110、与栅电极110接触的栅绝缘层120、通过栅绝缘层120与栅电极110绝缘的半导体层130以及与半导体层130接触的源电极160和漏电极161。
[0070] 栅电极110可包括具有良好或适当的导电性的金属材料,并且可包括包含下述的单个层或多个层:(Al)、铂(Pt)、钯(Pd)、(Ag)、镁(Mg)、金(Au)、镍(Ni)、钕(Nd)、铱(Ir)、铬(Cr)、锂(Li)、(Ca)、钼(Mo)、钛(Ti)、钨(W)、(Cu)或其组合。例如,栅电极110可包括Au、Ag、Cu、Ni、Pt、Pd、Al、Mo或合金(比如Al:Nd或Mo:W合金)。然而,这些为示例,并且本公开不限于此,并且可通过利用一种或多种适当的材料来实现。
[0071] 栅电极110可设置在基板100(参见例如图3)上。
[0072] 栅绝缘层120可设置在栅电极110上。在该情况下,栅绝缘层120可利用一种或多种适当的绝缘材料(例如,化物或氮化物)形成。栅绝缘层120使栅电极110与半导体层130绝缘。
[0073] 栅绝缘层120可包括氧化、氮化硅、氮氧化硅和/或氧化铝。
[0074] 半导体层130可形成或设置在栅绝缘层120上。半导体层130可包括金属硫属化物。金属硫属化物为过渡金属和硫属元素的化合物。过渡金属可包括下述中的至少一种(例如,选自下述中的一种):铋(Bi)、锡(Sn)、铌(Nb)、钽(Ta)、钼(Mo)、钨(W)、铪(Hf)、钛(Ti)和铼(Re),并且硫属元素可包括下述中的至少一种(例如,选自下述中的一种):硫(S)、硒(Se)和碲(Te)。在一个或多个实施方式中,半导体层130可包括硫化铋(Bi2S3)。
[0075] 半导体层130可包括结晶的金属硫属化物。例如,包括在半导体层130中的金属硫属化物可以非晶态形成或沉积,但是可通过结晶操作转变成晶态。例如,硫化铋(Bi2S3)可通过层结晶工艺具有层结构。在一个或多个实施方式中,可通过热沉积工艺形成或沉积半导体层130,并且可通过随后的热处理工艺使包括在形成的或沉积的半导体层130中的金属硫属化物结晶。将参考图4至图5B更详细地描述半导体层130的沉积和结晶操作。
[0076] 源电极160和漏电极161可设置在半导体层130上。源电极160和漏电极161可设置为接触半导体层130。源电极160和漏电极161可各自包括包含下述的单个层或多个层:Al、Pt、Pd、Ag、Mg、Au、Ni、Nd、Ir、Cr、Li、Ca、Mo、Ti、W、Cu或其组合。例如,源电极160和漏电极161可各自具有包括Mo/Al/Mo、Mo/Al/Ti或Ti/Al/Ti层的三层结构。
[0077] 图3为阐释根据本公开的一个或多个实施方式的显示装置的配置的示意性截面图。
[0078] 参考图3,根据一个或多个实施方式的显示装置1可包括基板100、发光元件EL和上述薄膜晶体管10A。
[0079] 基板100可包括一种或多种适当的材料,比如玻璃、金属、金属氧化物、金属氮化物或塑料。例如,基板100可包括聚醚砜、聚丙烯酸酯、聚醚酰亚胺、聚甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚苯硫醚、聚芳酯、聚酰亚胺、聚酸酯和/或乙酸丙酸纤维素等。
[0080] 基板100可包括含有SiO2作为主要成分的玻璃材料。基板100不一定限于此,并且可包括塑料材料。在该情况下,形成基板100的塑料材料可为一种或多种适当的有机材料(例如,选自适当的有机材料中的一种或多种)。并且,在一个或多个实施方式中,基板100可包括金属薄膜。基板100可为柔性的、可卷曲的或可弯折的。基板100可具有多层结构,并且其多个层可包括不同材料。
[0081] 缓冲层101可设置在基板100上。缓冲层101可防止或减少杂质渗透过基板100,并在基板100上提供平坦的表面。缓冲层101可包括无机绝缘材料(比如氮化硅、氮氧化硅和氧化硅),并且可具有包括前述的无机绝缘材料的单个层或多个层。
[0082] 上述薄膜晶体管10A可设置在缓冲层101上。
[0083] 薄膜晶体管10A的源电极160和漏电极161中的一个可电连接至发光元件EL的第一电极210,并且如图3中所示,根据一个或多个实施方式,发光元件的第一电极210可电连接至漏电极161。
[0084] 可形成钝化层170以覆盖源电极160和漏电极161。钝化层170可包括无机绝缘层、有机绝缘层或其组合。第一电极210可设置在钝化层170上。钝化层170可设置为暴露预定区而不完全覆盖漏电极161,并且第一电极210可设置为电连接至暴露的漏电极161。在一个或多个实施方式中,可不提供钝化层170。
[0085] 包括绝缘材料的堤挡层190可设置在第一电极210上。堤挡层190可暴露第一电极210的预定区,并且中间层230可形成在暴露区中。堤挡层190可为聚酰亚胺有机层或聚丙烯酸有机层。在一个或多个实施方式中,中间层230中的一些层可延伸至堤挡层190的顶部并以公共层的形式设置。
[0086] 发光元件EL可包括第一电极210、面向第一电极210的第二电极250以及设置在第一电极210和第二电极250之间的中间层230。由于中间层230被放置在暴露区中,堤挡层190可以限定发射区域AA。此外,显示区域DA中不是发射区域AA的区域可以被称为非发射区域NAA。
[0087] 当发光元件EL为顶部发光元件时,第一电极210可形成为反射电极。反射电极可包括反射层以及形成在反射层上的透明或半透明电极层,该反射层包括Ag、Mg、Al、Pt、Pd、Au、Ni、Nd、Ir、Cr或其化合物。当发光元件EL为底部发光元件时,第一电极210可包括透明材料(比如ITO、IZO、ZnO或In2O3),并且可包括透明电极或半透明电极。
[0088] 中间层230可包括发射光的发射层,并且可进一步包括空穴传输区(空穴注入层(HIL)和/或空穴传输层(HTL))和电子传输区(电子传输层(ETL)和/或电子注入层(EIL))中的至少一个(即至少一个功能层)。然而,本公开不限于此,并且在第一电极210上可进一步设置一个或多个适当的功能层。
[0089] 发射层可为红色发光层、绿色发光层或蓝色发光层。在一个或多个实施方式中,发射层可具有其中红色发光层、绿色发光层和蓝色发光层堆叠以发射白光的多层结构,或可具有包括红色发光材料、绿色发光材料和蓝色发光材料的单层结构。
[0090] 第二电极250可提供在中间层230上。第二电极250可为反射电极、透明电极或半透明电极。例如,第二电极250可包括具有低功函的金属,并且可包括Li、Ca、LiF、Al、Ag、Mg或其组合,或者比如LiF/Ca或LiF/Al的多层结构材料。
[0091] 在一个或多个实施方式中,显示装置1可进一步包括在第二电极250上的相对基板。对于相对基板的描述,参考基板100的描述。
[0092] 在一个或多个实施方式中,黑矩阵(BM)和滤色器(CF)可设置在相对基板的面向基板100的表面上。滤色器(CF)可设置为对应于显示装置1的发射区域AA。黑矩阵(BM)可设置为对应于除了显示装置1的发射区域AA之外的区域。
[0093] 在一个或多个实施方式中,保护层(未示出)可进一步设置在相对基板和第二电极250之间。保护层可包括无机层或有机层的单个层或者无机层和有机层的多个层。
[0094] 在一个或多个实施方式中,可在相对基板上进一步提供一个或多个适当的功能层。例如,功能层可为减少相对基板的上表面上的反射的抗反射层,或防止比如由使用者的手印(例如,指纹标记)造成的污染的防污层。
[0095] 根据一个或多个实施方式,薄膜封装层可设置在基板100的上面而不是相对基板的上面。薄膜封装层可包括:无机封装层,包括至少一种无机材料;和有机封装层,包括至少一种有机材料。在一个或多个实施方式中,薄膜封装层可具有其中第一无机封装层、有机封装层和第二无机封装层堆叠的结构。
[0096] 图4为根据本公开的一个或多个实施方式的制造显示装置的半导体层的方法的流程图,并且图5A和图5B为阐释根据本公开的一个或多个实施方式的制造显示装置的半导体层的工艺的示意图。
[0097] 参考图4,根据一个或多个实施方式,制造显示装置1的半导体层130(参见图2)的方法包括通过热沉积工艺沉积金属硫属化物(S110)和通过随后的热处理工艺使薄膜结晶(S120)。
[0098] 首先,为了形成半导体层130,可通过热沉积工艺在基板上沉积金属硫属化物(S110)。热沉积工艺是其中将热能施加到待沉积的热沉积源,并且使热沉积源汽化同时蒸发并沉积在基板上的沉积方法。汽化的热沉积源具有动能并且直接到达基板,并且由于源原子在具有比汽化的热沉积源的温度低的温度的基板的表面上凝结,因此可在基板的表面上形成薄膜。
[0099] 如上所述,金属硫属化物为过渡金属和硫属元素的化合物,并且过渡金属可包括下述中的至少一种(例如,选自下述中的一种):Bi、Sn、Nb、Ta、Mo、W、Hf、Ti和Re,并且硫属元素可包括下述中的至少一种(例如,选自下述中的一种):S、Se和Te。在一个或多个实施方式中,半导体层130可通过沉积硫化铋Bi2S3来形成。
[0100] 接下来,可对沉积的半导体层130的半导体前体进行随后的热处理工艺,从而使沉积的金属硫属化物薄膜结晶(S120)。换句话说,通过将通过热沉积工艺沉积的金属硫属化物薄膜加热到结晶温度或更高温度,金属硫属化物薄膜可从非晶态转变为晶态。
[0101] 例如,参考图5A,可通过热沉积工艺形成半导体层130(例如,可沉积半导体层130的半导体前体)。热沉积工艺包括将热沉积源和基板提供到真空腔室中,加热热沉积源,并以原子或分子状态蒸发包括在热沉积源中的材料,并将该材料沉积在基板的表面上以给基板的表面涂覆上薄膜。换句话说,因为金属硫属化物通过热沉积工艺获得热能,并且汽化的热沉积源不规则地到达基板的表面以形成薄膜,所以金属硫属化物可以非晶态沉积在基板的表面上。
[0102] 在一个或多个实施方式中,热沉积源可包括Bi金属和Bi2S3粉末。在这种情况下,通过将真空腔室的内部加热并保持在约150℃至约450℃,作为热沉积源的Bi金属和Bi2S3粉末可以原子或分子状态蒸发。为了减少外部污染的影响并稳定地进行热沉积,真空腔室内部‑6的真空度可为3×10 托的高真空状态。提供到真空腔室中的基板可处于室温。处于原子或分子状态的Bi和Bi2S3可沉积在提供在热沉积源的相对侧上的基板的表面上,以给基板的表面涂覆上薄膜。
[0103] 半导体层130的沉积的半导体前体可处于非晶态。换句话说,作为包括在半导体层130中的金属硫属化物的Bi2S3可处于非晶态,并且Bi2S3的分子可彼此不规则地布置。在一个或多个实施方式中,由于在真空腔室中保持的热,在Bi2S3的分子结构中连接Bi和S彼此的双键可被分解,并且在处于非晶态的半导体层130中,S(例如,一些S)可与Bi2S3分开地存在。
[0104] 参考图5B,可通过随后的热处理工艺使半导体层130的沉积的半导体前体结晶。当在等于或高于结晶温度的温度下对以非晶态沉积的金属硫属化物薄膜进行随后的热处理时,金属硫属化物薄膜可转变为晶态。当金属硫属化物薄膜转变为晶态时,薄膜中包括的分子或原子可规则地布置以具有晶格特性。换句话说,金属硫属化物薄膜当转变为晶态时可具有层状结构。随后的热处理工艺可通过施加约200℃至约300℃的热约30分钟至约1小时来进行。
[0105] 在一个或多个实施方式中,当对以非晶态沉积的Bi2S3施加约200℃至约300℃的热1小时时,沉积的Bi2S3可转变为晶态。例如,当在等于或高于结晶温度的温度下进行热处理工艺时,可释放单独存在于处于非晶态的Bi2S3之间的S原子。在一个或多个实施方式中,不规则布置的Bi2S3分子可彼此结合以形成规则布置的层状结构。
[0106] 当从非晶态转变为晶态时,金属硫属化物薄膜可确保或提供半导体特性。当金属硫属化物薄膜处于非晶态时,因为分子不规则地布置,所以金属硫属化物薄膜具有作为金属层的特性。然而,随着金属硫属化物薄膜的结晶度增加,金属硫属化物薄膜具有作为半导体层的特性。换句话说,具有高结晶度的金属硫属化物薄膜具有优异的或适当的电子迁移率和导通截止电流比特性,从而改善薄膜晶体管的电特性。
[0107] 在一个或多个实施方式中,热处理工艺具有的优势在于易于加工大面积产品,工艺简单,并且成本低。当通过热处理工艺进行Bi2S3的结晶时,即使当以大面积形成利用Bi2S3的半导体层时,也可容易地使Bi2S3结晶,并且在降低成本方面有优势。
[0108] 图6为示出根据本公开的一个或多个实施方式的显示装置的半导体层的结晶结构的图像,图7为示出根据本公开的一个或多个实施方式的显示装置的半导体层的X射线光电子光谱法(XPS)分析结果的曲线图,并且图8为示出根据本公开的一个或多个实施方式的显示装置的半导体层的X射线衍射(XRD)分析结果的曲线图。图9A和图9B为根据本公开的一个或多个实施方式的显示装置的半导体层的透射电子显微镜(TEM)图像,并且图10为示出根据本公开的一个或多个实施方式的薄膜晶体管的二次离子质谱仪(SIMS)分析结果的曲线图。
[0109] 如图6中所示,可规则地布置结晶的Bi2S3以形成半导体层130。例如,Bi2S3分子中的每一个可包括第一铋原子Bi1、第二铋原子Bi2、第一硫原子S1、第二硫原子S2和第三硫原子S3。在非晶态下,Bi2S3分子可在彼此隔开的同时不规则地布置。然而,通过热处理工艺结晶的Bi2S3分子的第二铋原子Bi2可与相邻Bi2S3分子的第三硫原子S3结合以形成二维结构。换句话说,彼此相邻布置的Bi2S3分子可以共享两个第三硫原子S3的形式彼此结合。通过该结构结晶的Bi2S3分子可规则地布置以形成层状结构。
[0110] 接下来,图7阐释在用Bi2S3沉积的半导体层130的热处理工艺之前和之后获得的XPS分析结果。可通过分析利用XPS测量的结合能并通过确定构成样品的组成元素进行定性和定量的分析来检查待测量材料的含量(例如,用量)。通过XPS分析结果,可检查构成半导体层130的材料的浓度如何根据随后的热处理工艺的进展而变化。图7的横轴表示结合能,并且图7的纵轴表示具有预定结合能的材料的信号强度。
[0111] 参考图7,曲线图(a)为未经过热处理工艺的半导体层130的XPS分析结果,并且曲线图(b)为经过热处理工艺的半导体层130的XPS分析结果。具体地,曲线图(a)中的样品因为在沉积Bi2S3之后未进行随后的热处理工艺所以处于非晶态,并且曲线图(b)中的样品因为在沉积Bi2S3之后进行随后的热处理工艺所以处于晶态。
[0112] 在曲线图(a)和曲线图(b)两者中,主峰可形成在具有225eV的结合能的区中,而副峰可形成在具有228eV的结合能的区中。在具有225eV的结合能的区中形成的峰可归因于Bi2S3分子内的键合,并且在具有228eV的结合能的区中形成的峰可归因于S原子之间的键合。换句话说,在具有225eV的结合能的区中的峰值越高,Bi2S3的浓度越高,并且在具有228eV的结合能的区中峰值越高,S的浓度越高。
[0113] 在该情况下,曲线图(a)和曲线图(b)两者在具有225eV的结合能的区中可示出高峰值,但是在具有228eV的结合能的区中,曲线图(a)具有比曲线图(b)的峰值高得多的峰值。换句话说,在热处理工艺之前和之后,半导体层130中的Bi2S3的浓度没有显著变化,但是在热处理工艺之后的半导体层130中的S原子的浓度比在热处理过程之前的半导体层130中的S原子的浓度小得多。这是因为,如上所述,在通过热处理工艺使Bi2S3结晶的工艺中,S原子获得热能并被释放。
[0114] 接下来,图8阐释在用Bi2S3沉积的半导体层130的热处理工艺之前和之后获得的XRD分析结果。XRD分析是将X射线衍射到所需的或适当的样品,以图的形式表示样品的内部信息,并且可通过使高能X射线入射到材料上来检查材料的分子和晶体结构。图8的横轴表示衍射角度2θ,并且图8的纵轴表示对应于预定衍射角度的材料的信号强度。相应地,当峰以特有的角度出现时,可确认样品的晶体结构。
[0115] 参考图8,曲线图(a)为未经过热处理工艺的半导体层130的XRD分析结果,并且曲线图(b)为经过热处理工艺的半导体层130的XRD分析结果。
[0116] 在曲线图(a)中,可确认在预定角度没有形成强峰,并且因此噪声峰值比低。相比之下,在曲线图(b)中,可在其中衍射角度2θ为约15°至约16°的区中识别出主峰,并且可在其中衍射角度2θ为约25°至约26°的区中识别出副峰。换句话说,在曲线图(b)中,以预定角度形成强峰,并且噪声峰值比相对高,并且因此,可确认经过热处理工艺的半导体层130具有高结晶度。这意味着构成半导体层130的Bi2S3在热处理工艺之前处于非晶态,但是在热处理工艺之后结晶。结果,可通过利用热处理工艺来确保具有优异的或适当的结晶度的半导体层130。
[0117] 接下来,图9A阐释未经过热处理工艺的半导体层130的TEM图像,并且图9B阐释经过热处理工艺的半导体层130的TEM图像。换句话说,图9A中的半导体层130为其中Bi2S3以非晶态沉积的样品,并且图9B中的半导体层130为其中Bi2S3转变为晶态的样品。
[0118] 图9A和图9B各自阐释了示出其中栅绝缘层120(参见例如图2)、半导体层130(参见例如图2)和源电极160(参见例如图2)堆叠的堆叠结构的截面图像。在图9A中,图像(a‑2)为图像(a‑1)的一部分的放大图像,并且图像(a‑3)为图像(a‑2)的一部分的放大图像。类似地,在图9B中,图像(b‑2)为图像(b‑1)的一部分的放大图像,并且图像(b‑3)为图像(b‑2)的一部分的放大图像。
[0119] 比较图9A的图像(a‑2)与图9B的图像(b‑2),可确认图9B中的半导体层130具有层状结构。当半导体层130的Bi2S3结晶并布置成规则图案时,可形成层状结构。换句话说,包括结晶的金属硫属化物的半导体层130可具有其中第一子层和第二子层交替堆叠的结构。在该情况下,第一子层可指图像(b‑2)中的半导体层130的层状结构中看起来明亮的层,并且第二子层可指图像(b‑2)中的半导体层130的层状结构中看起来较暗的层。第一子层可为其中布置结晶的金属硫属化物的过渡金属元素的层,并且第二子层可为其中布置结晶的金属硫属化物的硫属元素的层。在一个或多个实施方式中,第一子层可为其中布置作为结晶的Bi2S3的过渡金属元素的Bi的层,并且第二子层可为其中布置作为结晶的Bi2S3的硫属元素的S的层。另外,通过图9A的图像(a‑3)和图9B的图像(b‑3)可确认Bi2S3在热处理工艺之后结晶。
[0120] 接下来,图10阐释通过SIMS分析包括在250℃下热处理的半导体层130的显示装置的一部分的结果。通过利用SIMS的样品分析方法,可测量在半导体层130的厚度方向(例如,z轴方向(参见图1))上待测量的材料的含量(例如,用量)的变化。图10的横轴表示样品在厚度方向上的深度,并且图10的纵轴表示待测量的材料的浓度的信号强度值。
[0121] 参考图10,具有约0nm至约3nm的深度的区为包括Bi2S3的半导体层130的区,并且具有约3nm至约15nm的深度的区为包括HfO2的栅绝缘层120的区。在该情况下,在半导体层130的区中,可确认无论深度如何,Bi原子和S原子各自都形成基本上均匀的浓度。换句话说,因为半导体层130通过热处理工艺结晶,并且Bi2S3规则地布置,所以半导体层130可在任何深度具有恒定浓度。结果,可确认包括结晶的Bi2S3的半导体层130可确保在整个区中均匀地优异的或适当的半导体特性。
[0122] 图11为示出根据本公开的实施方式和比较例的薄膜晶体管的根据栅电压VGS的漏电流IDS的曲线图,并且图12为示出根据实施方式和比较例的薄膜晶体管的电子迁移率和导通截止电流比的曲线图。图13为示出根据本公开的实施方式的薄膜晶体管的根据栅电压VGS的漏电流IDS的曲线图,并且图14为示出根据本公开的实施方式的薄膜晶体管的电子迁移率的曲线图。
[0123] 下文中,将通过实施方式和比较例的方式更详细地描述根据一个或多个实施方式的显示装置的薄膜晶体管。
[0124] 实施方式1至实施方式3:热处理工艺
[0125] 在实施方式1至实施方式3中,在通过热沉积工艺在基板上沉积Bi2S3之后,通过设置不同的热处理温度来进行结晶。在实施方式1至实施方式3中,通过利用Bi金属和Bi2S3粉末作为热沉积源来进行热沉积工艺,在基板上沉积包括Bi2S3的半导体层。热沉积工艺在300‑6℃的温度和3×10 托的高真空下进行。另外,实施方式1至实施方式3的所有半导体层都形成为具有30nm的厚度。
[0126] 其后,在实施方式1至实施方式3中,进行随后的热处理工艺以使Bi2S3结晶。然而,在实施方式1中,随后的热处理工艺在200℃的温度下进行1小时,并且在实施方式2中,随后的热处理工艺在250℃的温度下进行1小时。在实施方式3中,随后的热处理工艺在300℃的温度下进行1小时。
[0127] 在该情况下,实施方式1至实施方式3的薄膜晶体管是以这种方式制造的,即在基板上形成栅电极,在栅电极上形成栅绝缘层,用上述半导体中的每一个形成沟道层,并且然后形成源电极和漏电极。
[0128] 比较例1:无热处理工艺
[0129] 在比较例1中,与实施方式1至实施方式3一样,通过热沉积工艺将Bi2S3沉积在基板上。在比较例1中,通过利用Bi金属和Bi2S3粉末作为热沉积源进行热沉积工艺,在基板上沉‑6积包括Bi2S3的半导体层。热沉积工艺在300℃的温度和3×10 托的高真空下进行。另外,比较例1的半导体层形成为具有30nm的厚度。然而,在比较例1中,不进行随后的热处理工艺,并且Bi2S3保持在非晶态。
[0130] 在该情况下,比较例1的薄膜晶体管是以这种方式制造的,即在基板上形成栅电极,在栅电极上形成栅绝缘层,用上述半导体中的每一个形成沟道层,并且然后形成源电极和漏电极。
[0131] 图11为示出根据实施方式1、实施方式2和实施方式3以及比较例1的分别包括半导体层的薄膜晶体管的根据栅电压VGS的漏电流IDS的曲线图。换句话说,图11的曲线图示出分别应用了根据实施方式1至实施方式3和比较例1的半导体层的薄膜晶体管的传输特性,并且传输特性可对应于漏电流IDS相对于栅电压VGS的变化。
[0132] 在比较例1的情况下,无论输入栅电压VGS值如何,都检测到10‑3A的恒定漏电流IDS值。因此,在比较例1的情况下,可确认Bi2S3处于非晶态,不具有半导体特性,并且具有作为金属层的特性。
[0133] 相比之下,参考实施方式1至实施方式3,可理解每个曲线图都具有包括传输曲线的半导体特性。然而,实施方式1至实施方式3的薄膜晶体管的电特性值彼此不同。在实施方‑4 ‑3 ‑8 ‑7式3的情况下,导通电流为约10 A至约10 A,截止电流为约10 A至约10 A,并且导通截止电
5 ‑4 ‑3 ‑10
流比为约10 。在实施方式2的情况下,导通电流为约10 A至约10 A,截止电流为10 A或更
8 ‑7 ‑
小,并且导通截止电流比高达10 或更大。在实施方式1的情况下,导通电流为约10 至约10
6 ‑10 4
A,截止电流为10 A或更小,并且导通截止电流比为约5×10。
[0134] 因此,可理解根据实施方式1至实施方式3的薄膜晶体管表现出低截止电流和高导通截止电流比,并且满足作为晶体管的特性。尤其,可理解,与其中在200℃下进行热处理工艺的实施方式1和其中在300℃下进行热处理工艺的实施方式3的情况相比,其中在250℃下进行热处理工艺的根据实施方式2的薄膜晶体管,在导通/截止状态之间具有最大的斜率。这意味着其中在250℃下进行热处理工艺的实施方式2的薄膜晶体管,具有最小的亚阈值摆幅值和最大的改善导通/截止开关特性的效果。
[0135] 小的亚阈值摆幅值对应于大的亚阈值斜率。实施方式1的亚阈值摆幅值可计算为3V/dec,实施方式2的亚阈值摆幅值可计算为0.2V/dec,并且实施方式3的亚阈值摆幅值可计算为3.5V/dec。换句话说,可确认其中在250℃下进行热处理工艺的实施方式2的薄膜晶体管具有比实施方式1和实施方式3的薄膜晶体管的电特性好的电特性。
[0136] 总之,通过实施方式和比较例的结果,在200℃、250℃和300℃的热处理的所有情况下,都可使Bi2S3结晶以确保半导体特性。然而,可确认当在250℃的平下进行热处理工艺时,可最有效地改善薄膜晶体管的性能。
[0137] 图12为比较分别应用根据实施方式1至实施方式3和比较例1的半导体层的薄膜晶体管中的电子迁移率μe和导通截止电流比(Ion/Ioff)值的曲线图。
[0138] 在比较例1的情况下,因为电子迁移率μe具有接近于0cm2/Vs的值,并且导通截止电0
流比(Ion/Ioff)具有接近于10的低值,所以根据比较例1的半导体层无法起到半导体层的作用。换句话说,可确认利用未经过热处理工艺的Bi2S3作为半导体的薄膜晶体管无法根据栅电压的施加而获得导通‑截止电流调制。
[0139] 在实施方式1的情况下,电子迁移率μe具有接近于0.4cm2/Vs的低值,并且导通截止5
电流比(Ion/Ioff)具有约10的值。换句话说,利用在200℃下进行热处理工艺的Bi2S3作为半导体层的薄膜晶体管可根据栅电压的施加而获得导通‑截止电流调制,但是具有低电子迁移率。
[0140] 在实施方式2的情况下,电子迁移率μe具有接近于12.5cm2/Vs的高值,并且导通截8
止电流比(Ion/Ioff)具有约2×10的值。换句话说,利用在250℃下进行热处理工艺的Bi2S3作为半导体层的薄膜晶体管可确保优异的或适当的电子迁移率和优异的或适当的导通截止电流比两者(例如,同时确保优异的或适当的电子迁移率和优异的或适当的导通截止电流比)。
[0141] 在实施方式3的情况下,电子迁移率μe具有接近于13cm2/Vs的高值,并且导通截止4
电流比(Ion/Ioff)具有约5×10的值。换句话说,利用在300℃下经过热处理工艺的Bi2S3作为半导体层的薄膜晶体管可具有优异的或适当的电子迁移率,但是具有相对低的导通截止电流比。
[0142] 结果,从图12可确认当在250℃的温度下进行热处理工艺时,可最有效地改善薄膜晶体管的性能。
[0143] 图13为示出应用根据实施方式2的半导体层的多个薄膜晶体管的根据栅电压VGS的漏电流IDS的曲线图。
[0144] 参考图13,可理解利用在250℃下经过热处理工艺的半导体层的所有薄膜晶体管在导通/截止状态之间具有类似的斜率。由此可确认,当应用在250℃下经过热处理工艺的半导体层时,薄膜晶体管可确保均匀地优异的或适当的电特性。
[0145] 另外,与图13同样,图14为示出应用根据实施方式2的半导体层的多个薄膜晶体管的电子迁移率μe的曲线图。
[0146] 参考图14,可理解应用在250℃下进行热处理工艺的半导体层的所有薄膜晶体管,2 2
具有约10cm/Vs至约14cm/Vs的电子迁移率值。由此可确认,当应用在250℃下经过热处理工艺的半导体层时,薄膜晶体管可确保均匀地优异的或适当的电子迁移率特性。
[0147] 图15为阐释根据本公开的一个或多个实施方式的薄膜晶体管的空气稳定性的曲线图。
[0148] 图15的薄膜晶体管是通过热沉积工艺沉积Bi2S3作为半导体层并通过在250℃下的热处理工艺使Bi2S3结晶而获得的样品。根据上面信息制造薄膜晶体管后,将薄膜晶体管置于干燥空气和潮湿空气中,并根据检测数据测量空穴迁移率和电子浓度。
[0149] 参考图15,根据一个或多个实施方式的薄膜晶体管在干燥空气中保持空穴迁移率和电子浓度为几乎恒定值达30天(参见图15的(a))。另外,在根据一个或多个实施方式的薄2
膜晶体管中,即使在潮湿的空气条件下,空穴迁移率在30天也仅从300cm /Vs略微降低至
2 15 ‑3 15
270cm/Vs(参见图15的(b)),并且电子浓度在30天也仅从8×10 cm 略微降低至5×10 cm‑3
(参见图15的(d))。结果,可确认根据一个或多个实施方式的薄膜晶体管可不仅具有改善的电特性,而且可确保在空气中优异的或适当的稳定性。
[0150] 图16为示出根据本公开的一个或多个实施方式的显示装置的半导体层的吸收度的曲线图,并且图17为示出根据本公开的一个或多个实施方式的显示装置的半导体层的表面粗糙度(RMS)的图像和曲线图。
[0151] 图16为示出根据光的波长的半导体层的吸收度的曲线图。使用测量的吸收度,可通过tauc图计算半导体层的带隙能量。在tauc图中,α为吸收系数,并且横轴对应于能量。tauc图包括具有拐点的弯曲的部分和线性部分,并且带隙能量可从其中从tauc图的线性部分延伸的直线与能量轴相交的点导出。
[0152] 参考图16,曲线图(a)示出未经过热处理工艺的半导体层130的XPS分析结果,并且曲线图(b)示出经过热处理工艺的半导体层130的XPS分析结果。具体地,曲线图(a)中的样品因为沉积Bi2S3并且不进行随后的热处理工艺所以处于非晶态,并且曲线图(b)中的样品因为沉积Bi2S3并且进行随后的热处理工艺所以处于晶态。
[0153] 利用基于曲线图(a)的吸收度的tauc图计算未经过热处理工艺的半导体层的带隙能量为约1.6eV,并且利用基于曲线图(b)的吸收度的tauc图计算经过热处理工艺的半导体层的带隙能量为约1.5eV。换句话说,包括Bi2S3的半导体层在热处理之前和之后的带隙能量没有明显的差异。相应地,通过应用通过热处理工艺结晶的Bi2S3作为半导体层来改善薄膜晶体管的电特性的事实证实了装置特性不受带隙能量差异的影响。
[0154] 图17为示出在热处理之前和之后沉积有Bi2S3的半导体层130的表面粗糙度(RMS)的图像和曲线图。
[0155] 包括在热处理之前处于非晶态的Bi2S3的半导体层130具有约0.28nm的表面粗糙度值。包括在热处理之后处于晶态的Bi2S3的半导体层130具有约0.24nm的表面粗糙度值。未经过热处理工艺的半导体层130的表面粗糙度值和经过热处理工艺的半导体层130的表面粗糙度值两者处于良好或适当的水平。然而,可确认,当利用热处理工艺使包括Bi2S3的半导体层130结晶时,半导体层130的表面粗糙度从0.28nm略微改善至0.24nm。换句话说,由于通过热处理工艺改善了半导体层130的表面粗糙度,因此不仅可改善装置特性,而且可防止或减少由于堆叠界面处的缺陷而造成的损坏,并且还可改善可靠性。
[0156] 根据如上所述制作的一个或多个实施方式的薄膜晶体管可通过确保优异的或适当的电子迁移率和优异的或适当的导通截止电流比而具有改善的电特性。上面效果为示例,并且本公开的范围不受这些效果的限制。
[0157] 除非另有限定,在本文中使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本公开所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同的含义。将进一步理解,术语,比如在常用的词典中限定的那些,应解释为具有与它们在相关领域和/或本说明书的语境中的含义一致的含义,并且不应以理想化的或过于正式的意义来解释,除非在本文中明确地如此限定。
[0158] 如在本文中使用的“/”可取决于上下文解释为“和”或解释为“或”。
[0159] 如在本文中使用的术语“基本上”、“约”和类似的术语用作近似的术语并且不用作程度的术语,并且旨在考虑本领域普通技术人员将认识到的测量值或计算值中的固有偏差。如在本文中使用的“基本上”,包括叙述值和意指在由本领域普通技术人员考虑所讨论的测量和与特定数量的测量相关的误差(即,测量系统的局限性)而确定的特定值的可接受的偏差的范围内。例如,“基本上”可意指在叙述值的一个或多个标准偏差内,或在叙述值的±30%、±20%、±10%或±5%内。
[0160] 并且,在本文中阐述的任何数值范围旨在包括涵盖阐述的范围内的相同数值精度的所有子范围。例如,“1.0至10.0”的范围旨在包括阐述的1.0的最小值和阐述的10.0的最大值之间(并且包括1.0和10.0),即,具有等于或大于1.0的最小值和等于或小于10.0的最大值的所有子范围,比如,例如,2.4至7.6。在本文中阐述的任何最大数值界限旨在包括其中涵盖的所有较低数值界限,并且本说明书中阐述的任何最小数值界限旨在包括其中涵盖的所有较高数值界限。相应地,申请人保留修改包括权利要求在内的本说明书的权利,以明确地阐述涵盖在本文中明确地阐述的范围内的任何子范围。
[0161] 进一步,当描述本公开的实施方式时使用的“可”指“本公开的一个或多个实施方式”。
[0162] 在本文中描述的根据本公开的实施方式的显示装置、电子设备或任何其他相关装置或组件可利用任何适当的硬件固件(例如,专用集成电路)、软件或软件、固件和硬件的组合来实施。例如,装置的各种组件可形成在一个集成电路(IC)芯片上或形成在独立IC芯片上。此外,装置的各种组件可在柔性印刷电路膜、带载封装(TCP)或印刷电路板(PCB)上实施,或形成在一个基板上。此外,装置的各种组件可为在一个或多个计算装置中一个或多个处理器上运行的、进行计算机程序指令并与其他系统组件交互以用于进行在本文中描述的各种功能的进程或线程。计算机程序指令被存储在存储器中,该存储器可在计算装置中使用标准存储器装置,比如,例如,随机存取存储器(RAM)来实施。计算机程序指令也可被存储在其他非暂时性计算机可读介质,比如,例如CD‑ROM或闪存驱动器等中。并且,本领域技术人员应认识到,在不背离本公开的实施方式的范围的情况下,各种计算装置的功能可结合或集成到单个计算装置中,或者专用计算装置的功能可分布在一个或多个其他计算装置上。
[0163] 应该理解,在本文中描述的实施方式应仅以描述性意义考虑并且不用于限制的目的。每个实施方式中的特征或方面的描述通常应考虑可用于其他实施方式中其他类似的特征或方面。尽管已经参考附图描述了一个或多个实施方式,但是本领域普通技术人员将理解,在不背离由权利要求及其等同方案限定的精神和范围的情况下,可在形式和细节上进行一种或多种适当的改变和修改。
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