米乐m6官方网站[理事长中钵良二]（以下简称“AIST”）柔性电子研究中心[研究中心主任蒲田敏英]柔性材料基础设施团队研究员堤淳也、研究中心首席研究员长谷川龙夫等有机晶体管的性能分布作为光学图像。该技术可以显着减少信息终端设备制造过程中测试每个元件所需的时间，例如电子纸和显示器，这些设备需要布置大量晶体管。
随着信息社会的进步，控制显示器等信息终端每个像素的开/关有源背板的制造技术。使用印刷技术的设备制造技术，可实现更大面积和节能（印刷电子技术）有望成为最有前途的解决方案，但很难快速测试以阵列形式排列的大量晶体管（通常数百万或更多）的有源背板的性能，这一直是其作为生产技术引入的主要障碍。这次，我们将介绍当栅极电压施加到有机晶体管时发生的半导体。透光率/反射率中的一个小变化CCD传感器拍摄图像，对器件性能的分布进行光学成像门调制成像：GMI）开发了技术。该技术使得同时评估构成有源背板的大量有机晶体管的性能分布成为可能。
有关该技术的详细信息，请参阅《欧洲科学杂志》有机电子
印刷电子技术在制造显示器和片状传感器等大面积电子设备时不需要大型真空设备。卷对卷工艺有望带来高生产率，有望在未来给电子行业带来重大变革。
为了将这种全新的器件制造技术投入实际应用，必须提高技术的复杂程度，以获得具有良好再现性的均匀器件特性。特别是在有源背板的制造过程中，需要评估数百万个晶体管的性能分布，因此需要一种新概念的检测技术，能够快速评估所有元件的性能。
AIST 正在进行广泛的研究和开发，旨在印刷电子技术的实际应用。作为这项工作的一部分，我们一直在开发一种使用印刷方法的有源背板制造技术以及可以支持该技术的高速器件性能评估技术。使用传统的基于电气测量的测试方法来测试由数百万个晶体管组成的有源背板过于耗时且不切实际（每个设备测试一分钟可能需要长达两年的时间）。此外，虽然用于液晶显示器的批量检查方法可以检测到导致显示器上漏点的缺陷元件，但很难评估元件性能（迁移率、响应速度）的分布，这会影响亮度不均匀和显示速度降低。因此，为了快速评估有源背板的性能，AIST正在开发一种技术，通过施加栅极电压，将有机晶体管中发生的光透射率和反射率的微小变化可视化。
这项研究的一部分得到了日本科学技术振兴机构战略创新促进计划（S-Innove）“使用新型高性能聚合物半导体材料和印刷工艺开发基于 AM-TFT 的柔性显示器”的支持。
图1所示为新开发的门调制成像方法的示意图。将栅极电压施加到有机晶体管，职业生涯有机半导体该层的透光率和反射率变化非常微小（约1/10,000）。在栅极调制成像方法中，在施加和不施加栅极电压的情况下拍摄布置在有源背板中的所有晶体管的光学图像，并对两者之间的差异进行图像处理，以获得高灵敏度的微小变化的图像（栅极调制图像）。由于只有正常工作的晶体管出现在栅极调制图像中，因此可以立即识别由于布线不良或半导体层中的缺陷而导致的故障位置。
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| 图1 栅极调制成像方法示意图 |
图 2 显示了实际有机晶体管阵列的栅极调制图像。黄色部分是由于正常工作的晶体管中发生透光率的变化而导致的，色调没有变为黄色的部分对应于发生故障的晶体管。此外，栅极调制图像的信号强度与晶体管特性之间存在明显的相关性，高强度信号对应高晶体管迁移率，低强度信号对应低晶体管迁移率。即，根据栅极调制图像的信号强度，可以集中研究与显示器的不均匀亮度相关的晶体管的迁移率分布。
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| 图2 有机晶体管阵列的栅极调制成像测量结果 |
此外，通过改变施加栅极电压和拍摄图像之间的时间来测量栅极调制图像，您可以找出晶体管驱动所需的时间。从图3左侧可以看出，施加栅极电压后，晶体管逐渐转变为驱动状态。图 3 右侧的放大图显示，与没有缺陷位置的晶体管相比，半导体沟道内具有缺陷位置的晶体管需要更长的时间来积累整个沟道中的载流子，从而导致响应速度明显变慢。这样，可以根据栅极调制图像的时间变化来研究与显示器的显示速度相关的晶体管的响应速度的分布。
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| 图3 栅极调制图像的时间变化 |
新开发的栅极调制成像方法的一个特点是它可以同时检查许多晶体管的性能分布，例如有源背板中的晶体管。 200ppi有源背板时，将成像视野增加到1厘米2，一次拍摄可以一次检查6200个晶体管（大约10分钟）。此外，通过部署大量更快的传感器（例如 400 个）并同时测试它们，可以在几分钟内非破坏性地测试具有超过 250 万个晶体管的有源背板中的所有晶体管的性能。
未来，我们将致力于提高栅极调制成像技术的速度和灵敏度，增加检测面积，并进行生产线实施的实际应用研究。