Language
Country/Area
No result found
Bí mật của quá trình ủ bằng laser: Làm thế nào nó cho phép polysilicon cải thiện hiệu suất của các thiết bị điện tử?
Trong ngành công nghiệp điện tử đang phát triển nhanh chóng hiện nay, silicon đa tinh thể nhiệt độ thấp (LTPS) ngày càng được sử dụng nhiều, đặc biệt là trong lĩnh vực công nghệ màn hình. Do việc sử dụng các tấm kính lớn đặt ra thách thức đối với quá trình tổng hợp ở nhiệt độ cao, nên làm thế nào để nâng cao hiệu quả sản xuất mà không ảnh hưởng đến hiệu suất đã trở thành chìa khóa cho tiến bộ khoa học và công nghệ. Bài viết này tìm hiểu công nghệ ủ laser và cách nó cho phép silicon đa tinh thể cải thiện đáng kể hiệu suất của các thiết bị điện tử, đặc biệt là trong lĩnh vực bóng bán dẫn màng mỏng (TFT).
Phát triển silicon đa tinh thể
Silic đa tinh thể là vật liệu dẫn điện tinh khiết bao gồm nhiều hạt tinh thể. So với các phương pháp tổng hợp ở nhiệt độ cao truyền thống (thường trên 900°C), công nghệ tổng hợp ở nhiệt độ thấp (khoảng 650°C) cho thấy ứng dụng của nó trong ngành bán dẫn. Tiềm năng rất lớn. Năm 1984, các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng silicon vô định hình là tiền chất tuyệt vời để sản xuất màng silicon đa tinh thể ổn định hơn so với các tinh thể lắng đọng trực tiếp. Trong quy trình lắng đọng hơi hóa học ban đầu (LPCVD), silicon vô định hình được lắng đọng ở nhiệt độ 560-640°C và sau đó được ủ nhiệt ở 950-1000°C để kết tinh lại.
"Việc sử dụng màng silicon vô định hình làm giảm đáng kể độ nhám bề mặt trong cấu trúc và thúc đẩy sự ổn định của silicon đa tinh thể."
Năm 1988, các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng việc hạ thấp hơn nữa nhiệt độ ủ và kết hợp nó với phương pháp lắng đọng hơi hóa học tăng cường plasma (PECVD) tiên tiến có thể đạt được độ dẫn điện cao hơn. Những công nghệ này đã có tác động sâu sắc đến các lĩnh vực vi điện tử, quang điện và cải tiến màn hình. ảnh hưởng sâu rộng.
Ứng dụng trong màn hình LCD
Các bóng bán dẫn màng mỏng silicon vô định hình (a-Si TFT) được sử dụng rộng rãi trong màn hình tinh thể lỏng (LCD) vì chúng có thể được kết hợp thành các mạch điều khiển dòng điện cao phức tạp. Các điện cực TFT silicon vô định hình điều khiển sự sắp xếp các tinh thể trong màn hình LCD. Trong bối cảnh này, sự phát triển của LTPS-TFT mang lại độ phân giải thiết bị cao hơn và nhiệt độ tổng hợp thấp hơn, giảm chi phí cơ chất.
"Mặc dù những lợi thế tiềm tàng của LTPS-TFT là đáng kể nhưng nó cũng có một số nhược điểm, bao gồm tỷ lệ khẩu độ không tương thích với vật liệu a-Si truyền thống."
LTPS-TFT có diện tích nhỏ hơn dẫn đến tỷ lệ khẩu độ nhỏ, điều này hạn chế việc tích hợp LTPS dựa trên các mạch phức tạp. Ngoài ra, chất lượng của LTPS giảm dần theo thời gian khiến nhiệt độ của thiết bị tăng lên khi bật, từ đó dẫn đến đứt gãy liên kết silicon-hydro, gây rò rỉ dòng điện và hỏng hóc.
Quy trình ủ laze
Ủ laser Xenon fluoride (XeCl) (ELA) là phương pháp chính làm tan chảy vật liệu silicon vô định hình thông qua bức xạ laser để tạo ra silicon đa tinh thể. So với màn hình TFT a-Si thông thường, silicon đa tinh thể có độ linh động điện tử cao hơn, độ phân giải và tỷ lệ khẩu độ tốt hơn, có thể hỗ trợ các kiệt tác mạch tích hợp cao. XeCl-ELA có thể kết tinh thành công silicon vô định hình (độ dày khoảng 500-10000Å) thành silicon đa tinh thể mà không cần làm nóng chất nền.
"Silic đa tinh thể có hạt lớn hơn. Cấu trúc này thúc đẩy tính di động của TFT tốt hơn và giảm sự tán xạ ở ranh giới hạt."
Sự thành công của công nghệ này cho phép màn hình LCD tích hợp các mạch phức tạp hơn và cải thiện hiệu suất tổng thể.
Phát triển thiết bị LTPS-TFT
Ngoài việc cải tiến bản thân TFT, việc ứng dụng LTPS trong màn hình đồ họa còn đòi hỏi thiết kế mạch sáng tạo. Ví dụ, một công nghệ gần đây liên quan đến mạch pixel trong đó dòng điện đầu ra của bóng bán dẫn không phụ thuộc vào điện áp ngưỡng, có thể đạt được độ sáng đồng đều. LTPS-TFT thường được sử dụng để điều khiển màn hình điốt phát sáng hữu cơ (OLED) vì độ phân giải cao và khả năng thích ứng với các tấm nền lớn. Mặc dù vậy, các biến thể trong cấu trúc LTPS có thể dẫn đến điện áp ngưỡng không đồng nhất của tín hiệu, do đó ảnh hưởng đến tính nhất quán của độ sáng.
"Thiết kế mạch pixel mới giải quyết vấn đề này và bao gồm bốn màn hình LCD loại n, một màn hình LCD loại p, một tụ điện và một bộ phận điều khiển."
Những công nghệ tiên tiến này không chỉ cải thiện hiệu suất của TFT mà còn giúp đạt được công nghệ hiển thị có độ phân giải hơn 500 ppi.
Sự xuất hiện của công nghệ LTPO
Ôxít silic đa tinh thể nhiệt độ thấp (LTPO) là công nghệ bảng nối đa năng dành cho màn hình OLED tiên tiến do Apple phát triển. Nó kết hợp các đặc tính của LTPS TFT và oxit TFT (chẳng hạn như oxit kẽm indium gallium, IGZO). Mạch chuyển mạch của LTPO sử dụng LTPS, trong khi màn hình LCD lái xe sử dụng vật liệu IGZO, cho phép màn hình tự động điều chỉnh tốc độ làm mới theo nội dung hiển thị, từ đó cải thiện việc sử dụng năng lượng.
"Màn hình LTPO nổi tiếng với thời lượng pin dài hơn và được sử dụng rộng rãi trên nhiều điện thoại thông minh cũng như các thiết bị di động khác."
Mặc dù công nghệ cốt lõi của LTPO được phát triển bởi Apple nhưng Samsung cũng có bộ công nghệ tấm nền LTPO AMOLED độc quyền của riêng mình, sử dụng các vật liệu bao gồm LTPS TFT và hỗn hợp oxit và silicon đa tinh thể (HOP).
Cuối cùng, sự tiến bộ của LTPS và công nghệ ủ laze chắc chắn sẽ thúc đẩy sự phát triển của công nghệ màn hình trong tương lai. Bạn đã sẵn sàng đáp ứng những thách thức do những thay đổi này mang lại chưa?
