CN108172524A - 一种通过压电波形调控tft阵列源漏电极薄膜质量的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于显示器件技术领域，公开了一种通过压电波形调控TFT阵列源漏电极薄膜质量的方法。在干净的玻璃基板表面依次制备Al掺杂Nd薄膜、Al2O3绝缘层和a‑IGZO薄膜，得到打印基板；将所得打印基板置于喷墨打印机中，以导电银墨水进行喷墨打印制备源漏电极，所用喷墨压电波形经历四个波段的电压变化，加压速率为0.5V/μs，四个波段持续时间分别为6.52μs、6.15μs、6.78μs、1.67μs，打印完成后得到TFT阵列源漏电极。本发明通过调节压电波形消除喷墨打印源漏电极薄膜的卫星点，具有处理工艺简单，操作时间短，处理效率高，成本低的优点。
Description
技术领域
本发明属于显示器件技术领域，具体涉及一种通过压电波形调控TFT阵列源漏电极薄膜质量的方法。
背景技术
薄膜晶体管(Thin Film Transistor，简称TFT)，作为一种基础电子元器件被广泛应用于平板显示器中。源漏电极作为薄膜晶体管中的重要组成部分，驱动半导体层界面处的载流子定向移动形成电流。目前薄膜晶体管源漏电极的主流制备方法为直流溅射、真空蒸镀并结合光刻技术，在衬底表面沉积一层金属薄膜，再采用紫外曝光掩膜版和湿法或干法刻蚀工艺在衬底表面形成源漏电极结构。上述方法存在制备工艺复杂的缺点。
喷墨打印是一种无版数字化印刷技术，根据计算机的指令将墨滴从细微的喷嘴直接喷射到衬底上的指定位置，从而形成预先在计算机上设计好的图案。其工艺简单，能有效节约材料和降低成本，是一种环境友好型薄膜制备技术。
现已有的技术主要通过调控墨水的成分，如添加有机溶剂，改变或改善墨水自身的粘度和表面张力等性质，减少墨滴拖尾，从而改善成膜质量。上述技术通过调控墨水成分需要添加各种溶剂来改变墨水的物理和化性质，因而耗费的时间更长，成本更高；同时降低了导电溶质的含量，最终影响导电薄膜的电学性能。
发明内容
针对以上现有技术存在的缺点和不足之处，本发明的目的在于提供一种通过压电波形调控TFT阵列源漏电极薄膜质量的方法。
本发明目的通过以下技术方案实现：
一种通过压电波形调控TFT阵列源漏电极薄膜质量的方法，包括如下步骤：
(1)在干净的玻璃基板表面沉积一层图形化的Al掺杂Nd薄膜(Al:Nd薄膜)，然后通过阳极氧化形成一层Al2O3绝缘层，清洗干燥后用射频磁控溅射在绝缘层上沉积a-IGZO薄膜，然后在空气中450℃热退火1h，得到打印基板；
(2)将步骤(1)所得打印基板置于喷墨打印机中，以导电银墨水进行喷墨打印制备源漏电极，喷墨打印参数设置为：基板温度60℃，喷头温度50℃，墨滴间距25μm，喷墨速度为5m/s；所用喷墨压电波形经历四个波段的电压变化，第一波段以起始电压10V以0.5V/μs的加压速率减小至5V，第一波段持续时间为6.52μs，电压降低使打印机的压电陶瓷形变减小，墨水被吸入腔室；第二波段以起始电压5V以0.5V/μs的加压速率上升至30V；第二波段持续时间6.15μs，使得压电陶瓷形变增大，喷嘴处的墨水被挤压出来；第三波段以起始电压30V以0.5V/μs的加压速率减小至20V，第三波段的持续时间为6.78μs，压电陶瓷形变减小使得腔室压力降低，墨滴尾部断裂以完成喷墨；第四波段以起始电压20V以0.5V/μs的加压速率减小至10V，第四波段持续时间1.67μs，使得电压恢复初始值以准备下次喷墨；打印完成后得到TFT阵列源漏电极薄膜。
优选地，步骤(1)中所述Al掺杂Nd薄膜的厚度为300nm，所述Al2O3绝缘层的厚度为200nm，所述a-IGZO薄膜的厚度为25nm。
优选地，步骤(1)中所述清洗干燥是指置于去离子水和异丙醇中，分别清洗10min，然后放入烘干箱烘干。
优选地，步骤(2)中所述导电银墨水指标参数为：固含量：15％，粘度：9～15cps，表面张力：30～32dynes/cm，溶剂：乙醇，烧结温度：130～150℃，电阻率：4.2μΩ·cm。
本发明的原理为：本发明利用调控压电式喷墨打印机的压电波形参数消除打印过程中出现的卫星点。调控压电波形中的加压速率(Slew Rate)和脉冲持续时间(T)可以改变墨滴的喷射状态，使得墨滴在合适的喷射状态下，不会出现断尾的情况，从而消除卫星点形成高质量的薄膜。该操作直接在与打印机相连的电脑软件上完成。因而成本较低，操作简单，耗时较少。
本发明的方法具有如下优点及有益效果：
本发明通过调节压电波形消除喷墨打印源漏电极薄膜的卫星点，改善打印TFT源漏阵列的薄膜质量，具有处理工艺简单，操作时间短，处理效率高，成本低的优点。
附图说明
图1为本发明实施例中TFT阵列的结构示意图，图中S、D分别为源、漏极；
图2为本发明实施例中喷墨打印源漏电极的平面图形设计图，图中S、D分别为源、漏极；
图3为本发明实施例(压电波形(2))及对比例(压电波形(1))中喷墨打印过程中的压电波形图；
图4为为本发明实施例(右)及对比例(左)中所得源漏电极阵列的偏光显微镜图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例
本实施例的一种通过压电波形调控TFT阵列源漏电极薄膜质量的方法，所述TFT阵列的结构示意图如图1所示，图中S、D分别为源、漏极；所述方法如下：
(1)在干净的玻璃基板(Glass)表面沉积一层厚度为300nm图形化的Al掺杂Nd薄膜(Al:Nd薄膜)，然后通过阳极氧化形成一层厚度为200nm的Al2O3绝缘层，将上述基板置于去离子水和异丙醇中，分别清洗10min，并在并放入烘干箱烘干，然后用射频磁控溅射在绝缘层上沉积厚度为25nm的a-IGZO薄膜，然后在空气中450℃热退火1h，得到打印基板；
(2)将步骤(1)所得打印基板置于喷墨打印机中(打印机型号为Dimatix DMP-2800)，以导电银墨水(韩国InkTec公司的盐溶液型银墨水，其型号为TEC-IJ-010，指标参数为：固含量：15％，粘度：9～15cps，表面张力：30～32dynes/cm，溶剂：乙醇，烧结温度：130～150℃，电阻率：4.2μΩ·cm)进行喷墨打印制备源漏电极(源漏电极的平面图形设计图如图2所示，图中S、D分别为源、漏极)，喷墨打印参数设置为：基板温度60℃，喷头温度50℃，墨滴间距25μm，喷墨速度为5m/s；所用喷墨压电波形经历四个波段(a、b、c、d)的电压变化，其压电波形图如图3(压电波形(2))所示。第一波段以起始电压10V以0.5V/μs的加压速率减小至5V，第一波段持续时间为6.52μs，电压降低使打印机的压电陶瓷形变减小，墨水被吸入腔室；第二波段以起始电压5V以0.5V/μs的加压速率上升至30V；第二波段持续时间6.15μs，使得压电陶瓷形变增大，喷嘴处的墨水被挤压出来；第三波段以起始电压30V以0.5V/μs的加压速率减小至20V，第三波段的持续时间为6.78μs，压电陶瓷形变减小使得腔室压力降低，墨滴尾部断裂以完成喷墨；第四波段以起始电压20V以0.5V/μs的加压速率减小至10V，第四波段持续时间1.67μs，使得电压恢复初始值以准备下次喷墨；打印完成后得到TFT源漏电极阵列。所得源漏电极阵列的偏光显微镜图如图4(右)所示。
对比例
与实施例相比，所用喷墨压电波形图如图3(压电波形(1))所示。第一波段以起始电压10V以0.65V/μs的加压速率减小至2V，第一波段持续时间4.80μs；第二波段以0.65V/μs的加压速率上升至30V，第二波段持续时间9.08μs；第三波段以0.65V/μs的加压速率减小至20V，第三波段持续时间7.94μs；第四波段以0.65V/μs的加压速率减小至10V，第二波段持续时间4.48μs。其余步骤及参数完全相同，打印完成后得到TFT阵列源漏电极。所得源漏电极阵列的偏光显微镜图如图4(左)所示。
通过以上实施例及对比例的结果可以看出，将喷墨打印压电波形设定为压电波形(2)时，即Slew Rate为0.50；第一波段的T为6.52μs；第二波段的T为6.15μs；第三波段的T为6.78μs；第一四波段的T为1.67μs时；可以有效去除卫星点，得到形貌均匀的高质量薄膜。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其它的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种通过压电波形调控TFT阵列源漏电极薄膜质量的方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)在干净的玻璃基板表面沉积一层图形化的Al掺杂Nd薄膜，然后通过阳极氧化形成一层Al2O3绝缘层，清洗干燥后用射频磁控溅射在绝缘层上沉积a-IGZO薄膜，然后在空气中450℃热退火1h，得到打印基板；
(2)将步骤(1)所得打印基板置于喷墨打印机中，以导电银墨水进行喷墨打印制备源漏电极，喷墨打印参数设置为：基板温度60℃，喷头温度50℃，墨滴间距25μm，喷墨速度为5m/s；所用喷墨压电波形经历四个波段的电压变化，第一波段以起始电压10V以0.5V/μs的加压速率减小至5V，第一波段持续时间为6.52μs；第二波段以起始电压5V以0.5V/μs的加压速率上升至30V；第二波段持续时间6.15μs；第三波段以起始电压30V以0.5V/μs的加压速率减小至20V，第三波段的持续时间为6.78μs；第四波段以起始电压20V以0.5V/μs的加压速率减小至10V，第四波段持续时间1.67μs；打印完成后得到TFT阵列源漏电极薄膜。
2.根据权利要求1所述的一种通过压电波形调控TFT阵列源漏电极薄膜质量的方法，其特征在于：步骤(1)中所述Al掺杂Nd薄膜的厚度为300nm，所述Al2O3绝缘层的厚度为200nm，所述a-IGZO薄膜的厚度为25nm。
3.根据权利要求1所述的一种通过压电波形调控TFT阵列源漏电极薄膜质量的方法，其特征在于：步骤(1)中所述清洗干燥是指置于去离子水和异丙醇中，分别清洗10min，然后放入烘干箱烘干。
4.根据权利要求1所述的一种通过压电波形调控TFT阵列源漏电极薄膜质量的方法，其特征在于：步骤(2)中所述导电银墨水指标参数为：固含量：15％，粘度：9～15cps，表面张力：30～32dynes/cm，溶剂：乙醇，烧结温度：130～150℃，电阻率：4.2μΩ·cm。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20180615 |