《薄膜晶體管材料與技術(shù)》是戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域“十四五”高等教育教材體系——“先進功能材料與技術(shù)”系列教材之一。本書歸納薄膜晶體管（TFT）材料、器件及制備技術(shù)，總結(jié)和梳理TFT相關(guān)的基礎理論知識，包括材料物理與化學、器件物理、工藝原理以及實際應用設計原理，進一步提出新見解，為TFT技術(shù)的發(fā)展提供理論指導和方向參考。本書以TFT半導體材料作為主線，無機和有機材料相結(jié)合、材料與器件相結(jié)合、理論和實際應用相結(jié)合、經(jīng)典理論與最新前沿理論相結(jié)合，涵蓋了TFT的相關(guān)理論、研究方向和最新進展。
本書適合作為電子信息類、微電子類、光電工程類、功能材料類等專業(yè)的本科生及研究生教材，也適用于顯示領(lǐng)域相關(guān)工程技術(shù)人員作為參考書籍。
蘭林鋒，華南理工大學教授，國家優(yōu)秀青年基金獲得者，教育部首批全國高�！包S大年式”教師團隊成員，華南理工大學發(fā)光材料和顯示器件國家重點實驗室的固定成員；并擔任國際信息顯示協(xié)會（北京分會）技術(shù)委員會委員，中國物理學會發(fā)光分會委員，廣東省材料研究學會青委會副主任，國際期刊Materials編委。長期從事薄膜晶體管及顯示技術(shù)的研究，開發(fā)了高遷移率、高穩(wěn)定性的稀土摻雜氧化物半導體（Ln-Oxide），并在國內(nèi)率先實現(xiàn)了基于氧化物TFT的柔性AMOLED彩色顯示屏，Ln-Oxide成功實現(xiàn)了驅(qū)動柔性顯示、透明顯示、高分辨率顯示等。自主研發(fā)的Ln-Oxide把遷移率和穩(wěn)定性提高至國際領(lǐng)先水平，其靶材制備也已實現(xiàn)了國產(chǎn)化，打破了產(chǎn)線用的氧化物半導體靶材需從國外進口的局面，實現(xiàn)從材料設計到制備全套國產(chǎn)替代。獲得廣東省技術(shù)發(fā)明一等獎（2018）、中國光學科技獎三等獎（2019）、廣東省材料研究學會青年科技獎（2020）。在薄膜晶體管相關(guān)領(lǐng)域發(fā)表SCI論文110余篇，被引用3000多次。獲授權(quán)發(fā)明專利30多件（含美國專利6件）。
1 緒論 001
1.1 薄膜晶體管簡介 001
1.2 薄膜晶體管發(fā)展的歷史脈絡 002
1.3 薄膜晶體管技術(shù)面臨的問題及發(fā)展趨勢 004
1.4 本書的架構(gòu)及特色 005
習題 006
2 薄膜晶體管工作原理和相關(guān)功能材料 007
2.1 薄膜晶體管的工作原理和電學特性 007
2.1.1 薄膜晶體管的基本工作原理 008
2.1.2 薄膜晶體管電學特性曲線 008
2.1.3 薄膜晶體管的主要性能參數(shù) 010
2.1.4 薄膜晶體管的穩(wěn)定性 013
2.2 薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)及分類比較 015
2.2.1 頂柵結(jié)構(gòu) 015
2.2.2 底柵結(jié)構(gòu) 015
2.2.3 雙柵及其他結(jié)構(gòu) 016
2.3 薄膜晶體管的主要功能材料及分類 016
2.3.1 薄膜晶體管的半導體材料分類比較 017
2.3.2 薄膜晶體管的介電材料 018
2.3.3 薄膜晶體管的電極材料 028
習題 030
3 非晶硅薄膜晶體管 031
3.1 非晶硅材料 031
3.1.1 材料結(jié)構(gòu) 031
3.1.2 氫鈍化 035
3.1.3 摻雜 036
3.1.4 輸運機理 037
3.2 非晶硅薄膜晶體管器件 040
3.2.1 器件結(jié)構(gòu) 040
3.2.2 器件特性 041
3.3 非晶硅薄膜晶體管器件穩(wěn)定性 044
3.3.1 偏壓穩(wěn)定性 045
3.3.2 熱穩(wěn)定性 048
習題 049
4 多晶硅薄膜晶體管 050
4.1 多晶硅材料 050
4.1.1 材料結(jié)構(gòu) 050
4.1.2 晶化技術(shù) 053
4.1.3 摻雜 057
4.1.4 輸運機理 059
4.2 多晶硅薄膜晶體管器件 063
4.2.1 器件結(jié)構(gòu) 063
4.2.2 器件特性 064
4.3 多晶硅薄膜晶體管器件穩(wěn)定性 068
4.3.1 自加熱效應 068
4.3.2 熱載流子效應 069
習題 070
5 有機薄膜晶體管 071
5.1 有機半導體材料載流子傳導機制及分子設計基本原理 071
5.1.1 有機半導體的分子軌道結(jié)構(gòu) 071
5.1.2 有機半導體的載流子形成機制 075
5.1.3 有機半導體分子間載流子輸運機制 077
5.1.4 有機半導體的分子設計基本理論 077
5.2 有機半導體材料及分類 079
5.2.1 有機小分子半導體材料 080
5.2.2 聚合物半導體材料 085
5.3 有機薄膜晶體管的界面工程 090
5.3.1 柵絕緣層/有機半導體層界面工程 090
5.3.2 有機半導體層/源漏電極界面工程 093
習題 095
6 氧化物薄膜晶體管 096
6.1 氧化物薄膜晶體管概述 096
6.1.1 歷史及發(fā)展階段 096
6.1.2 優(yōu)點和挑戰(zhàn) 097
6.1.3 應用進展 098
6.2 氧化物半導體材料設計理論及載流子傳導機制 099
6.2.1 氧化物半導體的基體元素及電子結(jié)構(gòu)特征 099
6.2.2 氧化物半導體材料的設計理論 101
6.2.3 氧化物半導體的缺陷雜質(zhì)化學以及載流子形成機理 106
6.2.4 氧化物半導體的載流子傳導機制 109
6.2.5 氧化物薄膜晶體管的穩(wěn)定性 112
6.3 高遷移率氧化物半導體材料和器件設計原理 118
6.3.1 高遷移率氧化物半導體材料設計 118
6.3.2 高遷移率氧化物薄膜晶體管的 制備工藝設計 119
6.3.3 高遷移率氧化物薄膜晶體管的器件結(jié)構(gòu)設計 123
6.4 p型氧化物半導體材料的設計 126
6.4.1 O2p與填滿的d軌道雜化對價帶的調(diào)制 127
6.4.2 O2p與填滿的ns2軌道雜化對價帶的調(diào)制 127
6.4.3 寬帶隙非氧化物半導體——鹵化銅 128
6.5 氧化物薄膜晶體管的尺寸效應及三維集成電路應用 129
6.5.1 氧化物薄膜晶體管的尺寸效應 129
6.5.2 氧化物薄膜晶體管在三維集成電路中的應用 132
習題 133
7 基于新型半導體的薄膜晶體管 135
7.1 一維半導體材料及其薄膜晶體管 135
7.1.1 碳納米管及其薄膜晶體管 135
7.1.2 氧化物半導體納米線及其薄膜晶體管 137
7.2 二維半導體材料及其薄膜晶體管 140
7.2.1 石墨烯及其薄膜晶體管 141
7.2.2 過渡金屬二硫族化物及其薄膜晶體管 142
7.3 鈣鈦礦半導體材料及其薄膜晶體管 144
7.4 新型半導體材料及薄膜晶體管的未來發(fā)展方向 145
習題 146
8 薄膜晶體管在顯示中的應用 147
8.1 顯示基本概念 148
8.2 TFT LCD顯示 152
8.2.1 像素電路 153
8.2.2 陣列驅(qū)動 156
8.2.3 陣列工程 158
8.2.4 彩膜、成盒和模組工程 163
8.3 AMOLED顯示 167
8.3.1 2T1C像素電路 167
8.3.2 LTPS AMOLED像素電路 170
8.3.3 LTPO AMOLED像素電路 175
8.3.4 基于一次鎖存驅(qū)動架構(gòu)的AMOLED像素電路 178
8.3.5 AMOLED工藝集成技術(shù) 181
8.3.6 柔性AMOLED技術(shù) 182
8.3.7 OLED排布 183
8.4 Micro-LED顯示 186
8.4.1 PWM驅(qū)動 187
8.4.2 數(shù)字PWM驅(qū)動電路 188
8.4.3 模擬PWM驅(qū)動電路 189
8.5 行驅(qū)動電路 193
8.5.1 移位寄存器 195
8.5.2 非晶硅TFT行驅(qū)動電路 196
8.5.3 非晶氧化物TFT行驅(qū)動電路 197
8.5.4 低溫多晶硅行驅(qū)動電路 200
習題 201
9 薄膜晶體管的新應用及未來展望 203
9.1 TFT在傳感中的應用 203
9.1.1 生物傳感 203
9.1.2 氣體液體傳感 205
9.1.3 觸覺傳感 206
9.2 人工突觸及類腦計算 207
9.3 TFT在集成電路中的應用 208
9.3.1 非易失性存儲 209
9.3.2 易失性存儲 209
9.4 TFT在光電探測中的應用 210
9.5 TFT在超聲波指紋識別中的應用 212
9.6 未來展望 212
習題 213
參考文獻 214
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