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UOTFT

ユニバーサル有機TFT SPICEモデル

ロバストなSPICEモデルを使用して、さまざまな有機TFTテクノロジをシミュレーション

UOTFTモデルは、独自の方法で、ユニバーサル電荷ベースのFET ( 電界効果トランジスタ) モデリングのロバス ト性に、有機TFT (OTFT)固有の電荷、移動度、コンタクト抵抗バイアス、および温度依存性などの効果を組み込んで います。このアプローチにより、UOTFTの一般的なモデ リング性能が最大限引き出され、広範囲に渡るOTFT デバイス・アーキテクチャ、材料特性、製造テクノロジに適用できます。


モデルの特徴

  • OTFT用UCCM (Unified Charge Control Model)の正確なインプリメンテーションにより、有機半導体に状態密度を指数関数的に分布、界面トラップの存在下においてチャネル蓄積モードで動作
  • 新しいユニバーサル・キャリア移動度則をすべての動作領域に適用可能
  • 線形領域におけるドレイン－ソース電流、およびチャネル長変調や拡散キャリア輸送の効果を含む飽和動作領域におけるドレイン－ソース電流に対して新しい一本化した記述
  • 潜在的な非線形ゲート・バイアス依存の寄生抵抗モデル
  • ドレイン－ソース間リーク電流モデル
  • 浸透理論に基づいた移動度モデル・パラメータの物理温度スケーリング
  • 寄生抵抗の温度スケーリング
  • 一般的なMeyer容量モデル、またはLerouxの電荷モデルで、チャネル電荷ダイナミクスを記述
  • 外因性ゲートRCネットワークによる周波数の分散効果のモデリング
  • 外因性オーバーラップ容量
  • 熱RCネットワークによる自己発熱効果のモデリング
  • ノイズ・モデル
  • 形状スケーラビリティ
UOTFTモデルの等価回路
(a)


(b)

2つの異なるOTFTアーキテクチャ、(a)はBGBC(ボトム ゲート・ボトムコンタクト)型、(b)はTGBC(トップゲー ト・ボトムコンタクト) 型です。両方のアーキテクチャ のOTFTが異なる有機半導体(OSC)材料で構成されてい ることからも、U O T F T モデルの性能が証明できます。

SILVACOにおけるインプリメンテーション

  • SILVACOの独立にコンパイルされたモデル・ライブラリ(ModelLib)にUOTFTをインプリメンテーション。 SmartSpiceにおいてTFT model LEVEL=37とし てアクセスできます。
  • 等価回路および外因性モデル・コンポーネントは、既存のa-Siおよびpoly-Si RPI TFTモデル(LEVEL=35と36)と互換性があります。
  • ユーザフレンドリーなパラメータ・クリッピング、高性能な内部モデル診断機能、豊富な出力変数もインプリメンテーションに含まれます。
  • SmartSpiceのオプションVZEROおよびBYPASSにより、シミュレーション速度の向上が実現しまし た。

UOTFTを使用する利点

  • UOTFTは、OTFTを使用したアナログ、デジタル、およびRFの有機回路デザインに最適です。OTFTのさまざまなデバイス・アーキテクチャ、材料、プロセス・ テクノロジに対応しています。
  • 温度および形状スケーラビリティにより、UOTFTモデルは、有機回路デザイン用グローバル・パラメータ・セットを1つ必要とするだけです。このパラメー タ・セットは、さまざまなOTFT形状および動作温度 を有する有機回路デザインで使用できます。
  • モデル・パラメータの物理的意味により、簡単なダイレクトやオプティミゼーションをベースにしたパラメータ抽出プロシージャを理解できます。
  • 強蓄積領域に対して、UOTFTモデルは、有機TFTで 広く使用されているシンプルなしきい値電圧ベース・モデルと互換性を持ちます。

GBC OTFTの伝達特性のシミュレーショ ン(線)と測定(○)の比較です。Vds=-3V時の線形動作領域における結果は青い線と○で、Vds=-30V時の飽和動作領域における結果は赤い線と○で表示しています。


BGBC OTFTの出力特性のシミュレーション(線)と測定(○)の比較です。(Vg=-10V、 -20V、 -30V、-40V)。
さまざまな温度に対する、飽和領域におけ るBGBC OTFTの伝達特性のシミュレー ション(線)と測定(○)の比較です。温度は、T=270K (濃い青)、T=280K (薄い青)、T=300K (緑)、T=310K (ピンク) そしてT=330K (赤)です。
Vds=-30V時の順方向および逆方向動作領域におけるTGBC OTFTの伝達特性のシミュレーション (線)と測定(○)の比較です。(Vg=-10V、 -20V、 -30V、-40V)。
TGBC OTFTの出力特性のシミュレーション(線)と測定(○)の比較です。(Vg=-10V (青)、 -20V (赤)、-30V (ピン ク)、-40V (黒))。
Vds=-30V時のTGBC OTFTの対数スケール(a)と線形スケール(b)における伝達特性のシミュレーション (線)と測定(○)の比較です。それぞれのスケールにおいて、温度はT=300K(青)とT=353K(赤)です。

参考文献

  • A. Fjeldly, T. Ytterdal, M. Shur, Introduction to Device Modeling and Circuit Simulation, John Wiley & Sons, Inc., New York, 1998.
  • B. Iniguez, R. Picos, D. Veksler, A. Koudymov, M.S. Shur, T. Ytterdal, W. Jackson, “Universal Compact Model for Long- and Short-Channel Thin-Film Transistors”, Solid-State Electronics, 52 (2008), p. 400.
  • M.C.J.M. Vissenberg, M. Matters, “Theory of the Field-Effect Mobility in Amorphous Organic Transistors”, Physical Review B, 57 (1998), p. 12964.
  • S. Mijalkovi, D. Green, A. Nejim, A. Rankov, E. Smith, T. Kugler, C. Newsome, J. Halls, “UOTFT: Universal Organic TFT Model for Circuit Design”, Digest of the 6th International Conference on Organic Electronics, Liverpool, June, 2009.
  • UK Technology Strategy Board project TP/J2519J: Physical modeling of Organic Semiconductors (PMOS), Project Partners: Cambridge Display Technology Ltd and Silvaco Data Systems (Europe) Ltd, Cambridge, 2007.


2009年6月30日現在
Rev.062309_02