a-si:H / dangling bond

 

a-si:H (Hydrogenated Amorphous Silicon) = 수소화 비정질 실리콘

 

TV가 대형화가 됨에 따라 화소(Pixel) 수는 증가하는 반면, TFT에 할당되는 스캔 시간은 점점 짧아져 TFT의 전류 구동 능력이 중요해짐

전류 구동 능력 = TFT가 할당된 시간 안에 전류를 얼마나 흘리느냐

 

TFT의 빠른 속도가 요구되는 상황 -> TFT의 속도를 결정짓는 것은 Active layer를 구성하는 재료

Active layer = 전하 운반자(전자 or 정공)가 이동하는 길

 

 

Active layer의 재료가 무엇인지에 따라 전하 운반자의 이동도가 결정

이동도 증가 -> 전도도 증가 -> 전류를 더 많이 흘릴 수 있음 -> TFT의 속도 빨라짐

 

 

a-si:H : 댕글링 본드에 수소 원자를 결합시킨 실리콘

 

=> 댕글링 본드의 밀도를 낮추어 도핑으로 전도도를 향상시킬 수 있다.

 

 

댕글링 본드의 존재 : 에너지 밴드 내에 결함 준위 만듦 

 

이 결함 준위는 실리콘의 전도도를 향상시키기 위해서 3가나 5가의 불순물을 도핑 할 때,

도핑을 상쇄시키는 역할을 함

donor level이나 acceptor level이 형성되지 못하도록 하기 때문에 전도도의 향상을 기대할 수가 없음

 

a-si:H은 a-si보다 적은 수의 댕글링 본드를 갖음 => 에너지 밴드 내에 적은 수의 결함 준위를 갖는다는 것

 

Ex) a-si는 10^20cm-3 개 정도의 결함 준위를 갖기 때문에 10^18~10^19cm-3 개의 불순물을 도핑 하여도

donor level과 acceptor level을 형성할 수 없음

 

But a-si:H은 10^15cm-3개의 결함 준위를 갖기 때문에 10^18~10^19cm-3 개의 불순물을 도핑 하여

10^3~10^4cm-3만큼의 donor level과 acceptor level을 형성할 수 있음

 

즉, 가전자 제어가 가능하므로 실리콘의 전도도를 향상시킬 수 있다!

 

 

TFT의 a-si:H 박막은 빛에 민감하게 반응하여 다시 댕글링 본드를 형성시키기 때문에

초기 제작 후와 UV 광이 조사된 후에 물성 특성이 변할 수 있음

 

하지만, 대면적 증착이 잘되고

도핑이 된 상태에서 좋은 전도성을 가지며

다른 물질과 좋은 경계 성질을 유지할 수 있는

여러 장점들을 갖기 때문에

 

상용화된 Active layer 중 가장 많은 비율을 차지하고 있다.