TWI545767B - 帶有電流感應通道的薄膜電晶體 - Google Patents

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Description

帶有電流感應通道的薄膜電晶體
除非在此處另有說明，在此段落中所描述的內容並非為此申請案之申請專利範圍的先前技術，且在此段落中所包含之內容並非承認其為先前技術。
薄膜電晶體，或稱TFT，是一種藉由將一連串的薄膜沈積與圖案化於一支撐基板，例如玻璃，所製造之專門的場效電晶體。不同的薄膜被用以形成半導體主動層、介電質層，以及金屬接觸。不同於傳統的電晶體，其一般使用半導體基板，TFT可以在一被動基板上形成，例如玻璃或塑膠，這有利於TFT在大型基板上的製造。玻璃為一種常見的TFT基板，其被應用於液晶顯示器，但TFT也被積極地開發作為不同的其他應用，包括低成本感應器、邏輯電路，以及射頻識別標籤。
根據本發明的至少一些具體實施例，一種半導體裝置包含一具有一第一側與一第二側之電洞傳輸層、一具有一第一側與一第二側之電子傳輸層、一直接與該電洞傳輸層的第一側交界之第一電極、一直接與該電洞傳輸層的第一側交界且實際上與該第一電極分離之第二電極，以及一直接與該電子傳輸層的第二側交界之閘極。該電子傳輸層的第一側係直接與該電洞傳輸層的第二側交界。該電洞傳輸層包含一電洞遷移率大於電子遷移率的材料以及具有一第一離子化位能與一第一電子親和力。該電子傳輸層包含一電子遷移率大於電洞遷移率的材料以及具有一第二離子化位能與一第二電子親和力，該第二離子化位能大於該第一離子化位能，且該第二電子親和力大於該第一電子親和力。
根據本發明的至少一些具體實施例，一種薄膜電晶體結構包含一具有一第一側與一第二側之電洞傳輸層、一具有一第一側與一第二側 之電子傳輸層、一直接與該電洞傳輸層的第一側交界之第一電極、一直接與該電洞傳輸層的第一側交界且實際上與該第一電極分離之第二電極，以及一直接與該電子傳輸層的第二側交界之第三電極。該電子傳輸層的第一側係直接與該電洞傳輸層的第二側交界。該電洞傳輸層包含一電洞遷移率大於電子遷移率的材料以及具有一第一離子化位能與一第一電子親和力。該電子傳輸層包含一電子遷移率大於電洞遷移率的材料以及具有一第二離子化位能與一第二電子親和力，該第二離子化位能大於該第一離子化位能，且該第二電子親和力大於該第一電子親和力。
前述之摘要僅為說明性的，而並非旨在以任何方式進行限制。除了說明性態樣、具體實施例，以及上述之特徵外，進一步其他態樣、具體實施例，以及特徵將藉由參考圖式與下面的詳細說明而變得明顯。
100‧‧‧電流感應通道電晶體TFT
110‧‧‧基板
120‧‧‧閘極
130‧‧‧電子傳輸層
131‧‧‧交界處
132‧‧‧電子
140‧‧‧電洞傳輸層
142‧‧‧電洞
145‧‧‧通道
150‧‧‧源極
160‧‧‧汲極
200‧‧‧電容器
220‧‧‧陰極
250‧‧‧陽極
從下面的描述與所附之申請專利範圍，並結合所附圖式，前述及本發明的其它特徵將變得更為充分明顯。這些圖式僅描述根據本發明之數個具體實施例，因此，不應被認為是限制其範圍。本發明將透過使用所附之圖式進行額外地明確及詳細之說明。
第一圖說明了一種電流感應通道薄膜電晶體的簡化圖式橫切面視圖；第二圖說明了根據本發明的至少一些具體實施例所設置之電容器的簡化圖式橫切面視圖；第三A圖為顯示傳統金屬-絕緣體-半導體(Metal-Insulator-Semiconductor，MIS)結構之載子密度分布圖，而第三B圖為第二圖之電容器的載子密度分布圖；以及第四圖為第二圖中之電容器的累積電荷密度對傳統MIS電容器的累積電荷密度之比值相對於所施用之電壓的曲線圖，皆根據本發明的至少一些具體實施例所設置。
在下面的詳細描述中，參考了所附之圖式，這些圖式形成詳細描述的一部分。除非上下文另有規定，在這些圖式中，相似的符號通常 標識相似的部件。在詳細描述、圖式與申請專利範圍中所描述的說明性具體實施例並非意圖用於限制。可利用其他具體實施例，且可進行其他變化，而不偏離本文所提出之精神或範圍。將容易理解的是，本發明的各態樣，如本文一般地描述，並於圖式中說明，可被設置、替換、組合，以及設計成多種不同的配置，所有這些都明確地被考慮過且成為本發明的一部份。
薄膜電晶體(TFTs)具有廣泛不同的應用，從液晶顯示器到形成於彈性基板如塑膠、纖維、甚至是紙張的低成本裝置。雖然TFT的性能已有明顯的改進，仍有一些具有挑戰性的問題需要被提出，特別是TFT操作時所需之相對高的電壓。減少用來隔離在TFT內該活性半導體材料與該閘極之介電薄膜的厚度是一種常見的解決方法，但是這樣的電晶體所需的均勻薄膜的可靠沈積是有問題的。此外，即使當TFT介電薄膜均勻地沈積，按比例縮小該TFT介電薄膜的厚度，仍會導致閘漏電流的大量增加，這是非常不希望會發生的事。另一種減少TFT操作電壓的方法是使用具有高介電常數的絕緣膜，但目前已知具有足夠高的介電常數的材料不易沈積，且通常與TFT半導體材料形成不良之界面。
本文所揭露之具體實施例包括一種TFT，其中在該TFT內的通道係由來自閘極所注入之電流而創造，而非由施加於該閘極之電壓所產生的靜電場所創造。本文稱這樣的TFT為「電流感應通道電晶體」。在一電流感應通道TFT中，該通道內的累積電荷密度可顯著地高於透過電場效應所產生之電荷密度。因此，為了產生一所欲之累積電荷密度以形成一電晶體通道，相較於一傳統的TFT，如本文所述之電流感應通道電晶體內可使用一低很多的閘電壓。此一累積電荷密度的改善可透過如下所述之適當地選擇該電流感應通道電晶體的材料來達成。
第一圖說明了一種電流感應通道電晶體TFT 100的簡化圖式橫切面視圖，其設置係根據本發明之至少一些具體實施例。TFT 100為一形成於基板110上的薄膜電晶體，且包括一閘極120、一電子傳輸層130、一電洞傳輸層140、一源極150，以及一汲極160，其排列如圖所示。特定地，電洞傳輸層140具有一第一側與一第二側，且電子傳輸層130亦具有一第一側與一第二側。源極150與汲極160係直接與該電洞傳輸層140的 第一側交界。該電洞傳輸層140的第二側係直接與該電子傳輸層130的第一側交界。該電子傳輸層130的第二側係直接與閘極120交界。
閘極120、電子傳輸層130、電洞傳輸層140、源極150，以及汲極160可能藉由不同薄膜的連續沈積與圖案化而形成。透過舉例之方式，在第一圖所說明之具體實施例中，TFT 100被描述為具有一個帶有頂部汲極與源極的底閘結構。然而，包括一電子傳輸層與一電洞傳輸層的任何TFT的其他結構也都落入本發明之範疇內。
基板110可包含本技術領域所知之任何技術上可行的TFT基板，包括玻璃、塑膠、彈性纖維、紙張，或其類似物。在某些具體實施例中，基板110可為一對可見光透明之材料，例如玻璃與某些塑膠，以利將TFT 100使用於液晶顯示器上。
閘極120可自一沈積於基板110上的導電層所形成，例如圖案化的鉬或氧化銦錫層。在操作時，施加至閘極120的電壓造成一介於源極150與汲極160之間的通道145的形成，因此控制了流於其間的帶電載子的量。
電子傳輸層130大致上類似於一傳統TFT的閘極氧化層/絕緣體層，且一般由一電子遷移率顯著大於該電洞遷移率之材料的薄膜而形成。進一步地，選擇該材料以在電子傳輸層130與電洞傳輸層140的交界處131形成一電子能量屏障與一電洞能量屏障。特定地，當電子傳輸層130比電洞傳輸層140具有較高的電子親和力時，一電子屏障在交界處131形成；而當電子傳輸層130比電洞傳輸層140具有較高的離子化位能時，一電洞屏障在交界處131形成。因此，選擇用於電子傳輸層130的特定材料部分取決於用於電洞傳輸層140的材料為何。一材料的離子化位能(ionization potential，IP)可由使用紫外光光電子散射光譜(ultraviolet photo-emission spectroscopy，UPS)或共振電離質譜(Resonance Ionization Mass Spectrometry，RIMS)或光電子能譜而測得；且一材料的電子親和力(electron affinity，EA)可被估計為IP與能隙(Eg)的差異。能隙(Eg)可由使用紫外光-可見光吸收光譜儀及/或光透射光譜而測得。
可用以形成電子傳輸層130的合適材料包括巴克明斯特富 勒烯(buckminsterfullerene)(C60)，帶有IP=6.0eV與EA=4.5eV、參(8-羥基喹啉)鋁(Alq)3，帶有IP=5.7eV與EA=3.0eV、帶有全氟己基鏈之α,ω-二經取代-四噻吩(DFH-4T)，帶有IP=6.2eV與EA=3.3eV、N,N’-二辛基-3,4,9,10-苝二甲醯亞胺(PTCDI-C8)，帶有IP=6.3eV與EA=3.9eV、3,4,9,10苝四羧酸二苯并咪唑(PTCBI)，帶有IP=6.1eV與EA=4.6eV、以及萘-四羧酸-二酐(NTCDA)，帶有IP=8.0eV與EA=4.0eV，等等。例如，合適的無機材料也可用於形成電子傳輸層130且仍落入本發明之範疇內。在某些具體實施例中，電子傳輸層130可能包括一具有相對高的介電常數的材料，如至少約3.0。在這樣的具體實施例中，該電子傳輸層130的高介電常數提高通道電荷的方式，與當該閘極氧化層的介電常數增加時在一傳統TFT內通道電荷增加的方式相同。此外，在某些具體實施例中，電子傳輸層130可能包括具有相對低的電子遷移率的材料，如下所述，其在TFT 100運作期間降低閘電流。值得注意的是，在適合用於電子傳輸層130的有機材料中的電子遷移率可透過取決於沈積條件的數量級而變化。
電洞傳輸層140一般由沈積於電子傳輸層130上的材料的薄膜所形成。電洞傳輸層140可被認為大致上類似於一傳統TFT的活性半導體層，且同樣的，包括TFT 100其中在運作時形成通道145的部分。在某些具體實施例中，電洞傳輸層140包括一有機半導體，例如稠五苯(C22H14)，其具有2.7-2.9eV的IP與4.8-5.0eV的EA。其他適合用於電洞傳輸層140的材料包括稠四苯，帶有IP=2.4eV與EA=5.4eV、二稠四苯，帶有IP=2.9eV與EA=5.0、銅苯二甲藍(CuPc)，帶有IP=3.5eV與EA=5.2eV、5,5’-雙(3-己基-2-噻吩基)-2,2’-聯噻吩、α,ω-十二烷四噻吩(DH-4T)，帶有IP=2.89eV與EA=5.8、α,ω-十二烷六噻吩(DH-6T)，帶有IP=5.2eV與EA=2.9eV、以及十二烷-苯并噻二唑-四噻吩(DH-BTZ-4T)，帶有IP=5.15eV與EA=3.26eV。值得注意的是，該適合用來作為電洞傳輸層140的有機材料，如上所列者，通常具有一範圍介於3.0至4.0的介電常數。
如上所述，為了在交界處131形成適合的電洞與電子屏障，組成電洞傳輸層140與電子傳輸層130的材料係以組合方式選擇，如此一來，用於電洞傳輸層140的材料的IP與EA值會個別顯著地低於電子傳輸 層130內的IP與EA值。因為稠五苯的IP與EA分別為2.7-2.9eV與4.8-5.0eV，適合的電洞傳輸層140/電子傳輸層130組合包括稠五苯/C-60、稠五苯/PTCDI-C8、稠五苯/DFH-4T，以及稠五苯/PTCBI。其他適合的傳輸層140/電子傳輸層130組合包括稠四苯/C-60、稠四苯/PTCDI-C、稠四苯/DFH-4T、稠四苯/PTCBI、銅苯二甲藍(CuPc)/PTCDI-C8、CuPc/C-60，以及CuPc/PTCBI。任何其他形成用於電子自電子傳輸材料130移動至電動傳輸材料140以及電洞自電洞傳輸材料140移動至電子傳輸材料130的屏障之電子傳輸材料130與電洞傳輸材料140的組合也落入本發明之範疇。
源極150與汲極160可由一沈積於電洞傳輸層140上的導電層所形成，例如一圖案化的鉬或氧化銦錫層。可選擇地，源極150與汲極160可藉由沈積金屬，例如金(Au)，所形成，其可透過一遮罩注入載子。在某些具體實施例中，源極150與汲極160可相互同時形成，意即，自相同的導電材料層圖案化。
在運作時，當一適合的電壓被施加於閘極120時，TFT 100被認為是「開啟的」。在TFT 100被配置作為一個p-型電晶體的具體實施例中，一負電壓被施加於閘極120。相反地，在TFT 100被配置作為一個n-型電晶體的具體實施例中，一正電壓被施加於閘極120。透過舉例的方式，本文所描述之TFT 100的操作係以一p-型電晶體而論，但TFT 100被配置作為一個n-型電晶體的實例也落入本發明之範疇。
當一適合的電壓被施加於閘極120時，通道145並非由來自閘極120的靜電場，而是由來自閘極120的一注射電流在電洞傳輸層140內被創造。這是藉由將一傳統TFT的閘極氧化層以一主要運輸電子，即，電子傳輸層130的材料層替換來達成。因為電子傳輸層130並非一絕緣體，因此當電壓施加到閘極120時，電子會流入電子傳輸層130。此外，因為選擇電子傳輸層130與電洞傳輸層140，使得一用於自電子傳輸層130到電洞傳輸層140的電子流屏障於交界處131形成，自閘極120注射到電子傳輸層130的電子132累積於近交接處131。該近交界處131電子132的累積造成電洞142累積於電洞傳輸層140近交界處131，因此形成通道145，如圖所示。該近交界處131電子132的累積持續直到達到一穩定的狀態，其中 該電子132跨越該屏障且在該通道145內與電洞142重組等同於該電子自該閘極120注射。在此時，因為電子132跨越交界處131且與電洞142在該通道145內重組所造成的電流等同於該電子132自該閘極120注射的電流。
透過適當選擇用於電子傳輸層130與電洞傳輸層140的材料，交界處131作為一電子屏障與一電洞屏障，其可使非常小的電流自閘極120流出以形成一所欲之通道145。特定地，在交界處131的該電洞屏障可選擇以作為自通道145流至該電子傳輸層130之電洞142的適合阻劑，且在交界處131的該電子屏障可選擇以作為自通道145流至該電子傳輸層130之電子132的適合阻劑。TFT 100的電腦模擬顯示，在交界處131的該電子屏障與該電洞屏障兩者皆應等於或大於約0.4eV，以獲得電晶體效應。在交界處131的較大電洞與電子屏障促進在通道145中更多的累積電荷密度，因此降低了TFT 100的操作電壓。在某些具體實施例中，在交界處131的電子屏障可選擇小於在交界處131的電洞屏障。
為了驗證TFT 100的操作以及量化TFT 100的優點，使用ATLAS進行模擬，ATLAS為一種廣泛用於業界與學術界的二維裝置模擬器，用以調查新設計的可行性與評估性能。由於該金屬絕緣體半導體(MIS)電容器形成一場效電晶體的核心，因此是量化TFT 100行為的良好測試結構，特別是在累積電荷密度與施加於閘極120的電壓之間的關係。被研究之二端電容結構如第二圖所示。當帶有一絕緣層時，該電容結構為一傳統的MIS電容器，而當帶有一電子傳輸層時，例如電子傳輸層130，該電容結構形成本案所提出之電晶體的核心，即TFT 100。
第二圖說明了根據本發明的至少一些具體實施例所設置之一電容器200的簡化圖式橫切面視圖。電容器200係由用於TFT 100的薄膜所形成，且如圖所示，包括沈積於一陰極220與一陽極250之間的電子傳輸層130以及電洞傳輸層140。在某些具體實施例中，陰極220可以與閘極120相同的方式形成，而陽極250可以與源極150和汲極160相同的方式形成。
表1所示為用於電容器200的模擬之參數值具有與一傳統 MIS電容器相同的幾何學。該能量水平參數代表了其中電洞傳輸層140為稠五苯以及電子傳輸層130為帶有全氟己基鏈之α,ω-二經取代-四噻吩(DFH-4T)的系統。電子傳輸層130內的移動率隨著沈積條件變化很大，且具有廣泛的範圍可選擇。在該模擬中，選擇等於或小於實驗報告值之數值。
第三A圖顯示傳統MIS結構之載子密度分布圖，而第三B圖則為電容器200的載子密度分布圖。一如預期，在絕緣層中並無載子，且在半導體/絕緣體界面附近具有大的電洞密度。相較之下，第三B圖顯示在電容器200內，在接近交界處131發現了出現在電子傳輸層130的電子以及大的累積電子密度。
第四圖為電容器200的累積電荷密度對傳統MIS電容器的累積電荷密度之比值相對於施用於陽極250的電壓的曲線圖。如圖所示，於電容器200內的累積電洞密度比在任何施加的電壓的傳統結構要超出許多。因為這些層的厚度與介電常數在傳統MIS電容器與電容器200內大多相同，因此這一改進可被視為通過相同因子之有效電容的提升。因此，透過適當的選擇用於電子傳輸層130與電洞傳輸層140的材料，在電容器200的通道內的累積電洞密度可以顯著高於透過電場效應所達成者。此外，因為累積電洞密度隨著施加之電壓而線性變化，相較於傳統MIS電容器，電容器200可以在顯著低的電壓下被運作，且具有與該傳統MIS電容器相同或較高的累積電洞密度。
簡言之，本發明之具體實施例提出一種TFT，其中在該TFT內的通道係由來自閘極所注入之電流而創造，而非由施加於該閘極之電壓所產生的靜電場所創造。有利的是，在所揭露之TFT的通道內的累積電荷密度可以顯著高於透過電場效應所產生者。因此，為了產生一所欲之累積電荷密度以形成一電晶體通道，相較於一傳統的TFT，在本文中所述之電 流感應通道電晶體內需要一個低很多之閘電壓。
透過使用方塊圖、流程圖、及/或實施例，前面詳述者已提到該裝置及/或程序之不同的具體實施例。只要這些方塊圖、流程圖、及/或實施例包含一或多種功能及/或操作，其將被本領域之技術人員理解為，在這些方塊圖、流程圖、或實施例之內的每一功能及/或操作皆可透過一寬廣範圍之硬體、軟體、韌體，或實際上其任何之組合，而被單獨地及/或共同地實施。於一具體實施例中，本文所述之主題的數個部分可以透過特定應用積體電路(Application Specific Integrated Circuits，ASICs)、現場可程式化閘陣列(Field Programmable Gate Arrays，FPGAs)、數位訊號處理器(digital signal processors，DSPs)，或其他整合格式來執行。然而，本領域技術人員將辨認出本文所揭露之具體實施例的某些態樣，整體或是部分，可在積體電路中等效地實施，如在一或多台電腦上執行一或多個電腦程式(如，一或多個電腦系統上執行一或多個程式)、如在一或多個處理器上執行一或多個程式(如，在一或多個微處理器上執行一或多個程式)、如韌體，或如實際上其任何之組合，且設計電路及/或編寫軟體編碼及/或韌體將是本領域技術人員根據本發明所熟知。此外，本領域技術人員將會體會到，本文所揭露之主題的機制是可以被分佈作為不同形式之程式產品，且本文所述之主題的一個說明性的具體實施例，不論所用之訊號承載介質的特定類型，應用以實際上執行該分佈。訊號承載介質的實例包括，但不限於，下列所示：可記錄型的介質，如軟性磁碟、硬碟驅動器、光碟(Compact Disc，CD)、數位視頻光碟(Digital Video Disk，DVD)、數位磁帶、電腦記憶體等；以及傳輸型介質，如數位及/或類比通訊介質(如光纖電纜、波導、有線通訊鏈、無線通訊鏈等)。
本領域技術人員將會體會到，在本領域中以本文提及之方式描述裝置及/或程序是很常見的，且其後使用工程用常規以將這些所述之裝置及/或程序整合至資料處理系統內。意即，經由一合理數量的實驗，本文所述之裝置及/或程序的至少一部份可以被整合至一資料處理系統內。本領域技術人員將會認識到，一典型的資料處理系統一般包括一個或多個系統單元殼體、一視頻顯示裝置、一記憶體，如揮發性或非揮發性記憶體、處 理器，如微處理器與數位訊號處理器、計算實體，如操作系統、驅動器、圖形使用者介面，以及應用程式、一或多個交互裝置，例如觸控板或螢幕，及/或控制系統包括反饋迴路與控制馬達(例如，感測位置及/或速度的反饋；移動及/或調節組件及/或數量的控制馬達)。一典型資料處理系統可能利用任何適合的市售組件來執行，例如在資料計算/通訊及/或網路計算/通訊系統中通常找得到的組件。
本文所描述之主題有時闡明了包含在，或連結，不同的其他組件中的不同組件。應當理解的是，這樣描述的結構僅是示例性的，且事實上許多其他的結構可被執行以達到相同的功能性。在概念的意義上，任何組件的配置以達成相同的功能性係為有效地「有關聯的」，使得所欲之功能性被達成。因此，本文中任何兩個組件組合以達成一特定之功能性可被視為相互「相關聯」，使得所欲之功能性被達成，不論其結構或中間組件為何。相同的，任何兩個如此相關聯的組件亦可被視為是相互「可操作地連結的」或「可操作地耦合的」以達成所欲之功能性，且任何兩個能夠如此相關聯的組件亦可被視為是相互「可操作地耦合的」以達成所欲之功能性。可操作地耦合的特定實例包括但不限於物理上可配對及/或物理上交互的組件及/或無線可交互的及/或無線交互的組件及/或邏輯上交互的及/或邏輯上可交互的組件。
關於本文實質上任何複數及/或單數術語的使用，本領域技術人員可以自該複數轉換為該單數及/或自該單數轉換為該複數，只要對該上下文內容及/或申請是合適的。為了語意清楚起見，本文可能會有不同的單/複數置換。
本領域技術人員將會了解，一般而言，本文所用之術語，以及特別地在所附之申請專利範圍中(如，所附申請專利範圍的主體)通常旨在作為「開放」術語(如，術語「包括」(including)應當被解釋為「包括但不限於」，術語「具有」應當被解釋為「具有至少」，術語「包括」(includes)應被解釋為「包括但不限於」等)。本領域技術人員將會了解，若一引用之請求項陳述的特定數字是有意圖的，這樣的意圖將會被明確地敘述於該請求項中，且在缺乏這樣的陳述時該意圖不存在。例如，為幫助理解，下列所 附之請求項可能包含使用引導性詞彙「至少一個」與「一或多個」以引入請求項之陳述。然而，這類詞彙的使用不應當被解讀為暗示由不定冠詞「一」(a、an)引入請求項陳述以將任何包含這類引入請求項之陳述的特定請求項限制於只含有一個這類的陳述的發明，即使當該相同的請求項包括該引導性詞彙「一或多個」或「至少一個」與不定冠詞例如「一」」(如，「一」應當通常被解釋為意指「至少一個」或「一或多個」)；對於以定冠詞來引入請求項陳述的使用也是如此。此外，即使所引入的請求項陳述的特定數量是明確記載的，本領域技術人員將認識到，這樣的陳述應當通常被解釋為意指至少該所陳述的數量(如，僅敘述「兩個陳述」而沒有其他修飾語，通常意指至少兩個陳述，或兩個或更多個陳述)。此外，在類似於「A、B和C等中至少一個」的慣例被使用的情況下，一般而言，這樣的語法結構在某種意義上具有本領域技術人員將理解的慣例(如，「一具有A、B和C中至少一個的系統」包括但不限於具有單獨A、單獨B、單獨C、A和B一起、A和C一起、B和C一起、及/或A、B和C一起等的系統)。在類似於「A、B或C等中至少一個」的慣例被使用的情況下，一般而言，這樣的語法結構在某種意義上具有本領域技術人員將理解的慣例(如，「一具有A、B或C中至少一個的系統」包括但不限於具有單獨A、單獨B、單獨C、A和B一起、A和C一起、B和C一起、及/或A、B和C一起等的系統)。本領域技術人員將進一步理解，實際上任何呈現兩個或兩個以上不同術語的轉折詞及/或詞彙，無論在說明書、申請專利範圍或圖式中，應該被理解為考慮包括該術語之一、該術語中任一個或兩個術語皆有的可能性。例如，詞彙「A或B」將被理解為包括「A」或「B」或「A與B」的可能性。
當本文揭露了不同的態樣與具體實施例的同時，對本領域技術者而言，其他態樣與具體實施例也將顯而易見。本文揭露之不同的態樣與具體實施例係為闡明之目的，而非旨在限制，而真正的範圍與精神係由以下之申請專利範圍所指出。
100‧‧‧電流感應通道電晶體 TFT
110‧‧‧基板
120‧‧‧閘極
130‧‧‧電子傳輸層
131‧‧‧交界處
132‧‧‧電子
140‧‧‧電洞傳輸層
142‧‧‧電洞
145‧‧‧通道
150‧‧‧源極
160‧‧‧汲極

Claims (20)

  1. 一種半導體裝置，包括：一具有一第一側與一第二側之電洞傳輸層，該電洞傳輸層包括一電洞遷移率大於電子遷移率的材料以及具有一第一離子化位能與一第一電子親和力；一具有一第一側與一第二側之電子傳輸層，該電子傳輸層包括一電子遷移率大於電洞遷移率的材料以及具有一第二離子化位能與一第二電子親和力，該第二離子化位能大於該第一離子化位能，且該第二電子親和力大於該第一電子親和力，其中該電子傳輸層的第一側係直接與該電洞傳輸層的第二側交界；一直接與該電洞傳輸層的第一側交界之第一電極；一直接與該電洞傳輸層的第一側交界且實際上與該第一電極分離之第二電極；以及一直接與該電子傳輸層的第二側交界之閘極。
  2. 如申請專利範圍第1項之半導體裝置，其中該第二離子化位能至少較該第一離子化位能多約0.4eV。
  3. 如申請專利範圍第1項之半導體裝置，其中該第二電子親和力至少較該第一電子親和力多約0.4eV。
  4. 如申請專利範圍第1項之半導體裝置，其中該電子傳輸層包括巴克明斯特富勒烯(C60)、參(8-羥基喹啉)鋁(Alq)3、帶有全氟己基鏈之α,ω-二經取代-四噻吩(DFH-4T)、N,N’-二辛基-3,4,9,10-苝二甲醯亞胺(PTCDI-C8)、3,4,9,10苝四羧酸二苯并咪唑(PTCBI)、以及萘-四羧酸-二酐(NTCDA)至少其中之一。
  5. 如申請專利範圍第1項之半導體裝置，其中該電洞傳輸層包括稠五苯、稠四苯、二稠四苯、銅苯二甲藍(CuPc)、5,5’-雙(3-己基-2-噻吩基)-2,2’-聯噻吩、α,ω-十二烷四噻吩(DH-4T)、α,ω-十二烷六噻吩(DH-6T)、以及十二烷-苯并噻二唑-四噻吩(DH-BTZ-4T)至少其中之一。
  6. 如申請專利範圍第1項之半導體裝置，其中該第二離子化位能超過該第一離子化位能的能量差大於該第二電子親和力超過該第一電子親和 力的能量差。
  7. 如申請專利範圍第1項之半導體裝置，其中一界面位於該電洞傳輸層與該電子傳輸層之間，形成一自該電子傳輸層到該電洞傳輸層的電子流屏障，以及一自該電洞傳輸層到該電子傳輸層的電洞流屏障。
  8. 如申請專利範圍第1項之半導體裝置，其中該第一電子親和力係基於該第一離子化位能與該電洞遷移率大於電子遷移率的材料的一能隙(Eg)之間的差異；以及該第二電子親和力係基於該第二離子化位能與該電子遷移率大於電洞遷移率的材料的一能隙(Eg)之間的差異。
  9. 如申請專利範圍第1項之半導體裝置，其中該電子遷移率大於電洞遷移率的材料具有一至少約3.0的介電常數。
  10. 如申請專利範圍第1項之半導體裝置，其中該電洞傳輸層與該電子傳輸層各自含有一沈積於一基板之薄膜。
  11. 一種薄膜電晶體結構，包括：一具有一第一側與一第二側之電洞傳輸層，該電洞傳輸層包括一電洞遷移率大於電子遷移率的材料以及具有一第一離子化位能與一第一電子親和力；一具有一第一側與一第二側之電子傳輸層，該電子傳輸層包括一電子遷移率大於電洞遷移率的材料以及具有一第二離子化位能與一第二電子親和力，該第二離子化位能大於該第一離子化位能，且該第二電子親和力大於該第一電子親和力，其中該電子傳輸層的第一側係直接與該電洞傳輸層的第二側交界；一直接與該電洞傳輸層的第一側交界之第一電極；一直接與該電洞傳輸層的第一側交界且實際上與該第一電極分離之第二電極；以及一直接與該電子傳輸層的第二側交界之第三電極。
  12. 如申請專利範圍第11項之薄膜電晶體結構，其中一界面位於該電洞傳輸層與該電子傳輸層之間，形成一自該電子傳輸層到該電洞傳輸層的電子流屏障，以及一自該電洞傳輸層到該電子傳輸層的電洞流屏障。
  13. 如申請專利範圍第11項之薄膜電晶體結構，其中該第二離子化位能至少較該第一離子化位能多約0.4eV。
  14. 如申請專利範圍第11項之薄膜電晶體結構，其中該第二電子親和力至少較該第一電子親和力多約0.4eV。
  15. 如申請專利範圍第11項之薄膜電晶體結構，其中該電子傳輸層包括巴克明斯特富勒烯(C60)、參(8-羥基喹啉)鋁(Alq)3、帶有全氟己基鏈之α,ω-二經取代-四噻吩(DFH-4T)、N,N’-二辛基-3,4,9,10-苝二甲醯亞胺(PTCDI-C8)、3,4,9,10苝四羧酸二苯并咪唑(PTCBI)、以及萘-四羧酸-二酐(NTCDA)至少其中之一。
  16. 如申請專利範圍第11項之薄膜電晶體結構，其中該電洞傳輸層包括稠五苯、稠四苯、二稠四苯、銅苯二甲藍(CuPc)、5,5’-雙(3-己基-2-噻吩基)-2,2’-聯噻吩、α,ω-十二烷四噻吩(DH-4T)、α,ω-十二烷六噻吩(DH-6T)、以及十二烷-苯并噻二唑-四噻吩(DH-BTZ-4T)至少其中之一。
  17. 如申請專利範圍第11項之薄膜電晶體結構，其中該第二離子化位能超過該第一離子化位能的能量差大於該第二電子親和力超過該第一電子親和力的能量差。
  18. 如申請專利範圍第11項之薄膜電晶體結構，其中該第一電子親和力係基於該第一離子化位能與該電洞遷移率大於電子遷移率的材料的一能隙(Eg)之間的差異；以及該第二電子親和力係基於該第二離子化位能與該電子遷移率大於電洞遷移率的材料的一能隙(Eg)之間的差異。
  19. 如申請專利範圍第11項之薄膜電晶體結構，其中該電子遷移率大於電洞遷移率的材料具有一至少約3.0的介電常數。
  20. 如申請專利範圍第11項之薄膜電晶體結構，其中該電洞傳輸層與該電子傳輸層各自含有一沈積於一基板之薄膜。
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