Dünnfilmttransistoren

Dünnfilmttransistoren sind Transistoren, deren steuernder Kanal aus einem dünnen Halbleiterschichtfilm besteht. Im Gegensatz zu Bulk-Siliziumtransistoren werden die Bauelemente auf Oberflächen oder flexiblen Substraten hergestellt, was eine großflächige und kostengünstige Elektronik ermöglicht. Typische Anwendungenbereiche sind Display-Backplanes, OLED- und LCD-Bildschirme, flexible Elektronik und Sensoren.

Der Aufbau eines Dünnfilmttransistors umfasst in der Regel eine Gate-Elektrode, eine Gate-Dielektrika, einen dünnen Halbleiterkanal sowie Source- und Drain-Elektroden. Der Kanal befindet sich oft auf einem Glas- oder Kunststoffsubstrat; es gibt Varianten mit bottom-gate- oder top-gate-Geometrien. Die Feldwirkung des Gate-Versus-Semiconductor steuert den Ladungstransport im Kanal, wodurch der Strom zwischen Source und Drain moduliert wird.

Für Dünnfilmttransistoren werden unterschiedliche Halbleitermaterialien verwendet. Traditionell kommen amorphes Silizium (a-Si) und polykrystallines Silizium (poly-Si) zum Einsatz. In größeren Transparenz- und Flexibilitätsanwendungen gewinnen Metalloxid-Halbleiter wie IGZO, ZnO oder andere In-Ga-Zn-O-Verbindungen an Bedeutung, da sie höhere Mobilitäten und bessere Stabilität im dünnen Film bieten. Organische Dünnfilmttransistoren (OTFTs) stellen eine weitere Klasse dar, die vor allem für flexible und kostengünstige Elektronik relevant ist.

Herstellung und Fertigung erfolgen häufig durch nieder- oder mittelhohe Temperaturen mittels PECVD, Sputtering, ALD oder Printverfahren. Dadurch lassen sich die Bauelemente zeit- und raumnah auf großen Flächen oder biegsamen Substraten realisieren. Zu den Herausforderungen zählen Stabilität, Bias-Stress-Drift, Hysterese und eine gleichmäßige Performance über große Flächen.

Dünnfilmttransistoren sind zentral für moderne Displays und die Entwicklung flexibler Elektronik, bieten kostengünstige Großflächenherstellung, stoßen aber weiterhin an technische Grenzen hinsichtlich Mobilität, Stabilität und Langzeitverhalten.