具有超高漏极电流的纳米级氧化物半导体晶体管
介观与纳米尺度物理
2022-12-29 v1 材料科学
应用物理
摘要
高驱动电流是半导体器件用于高速低功耗逻辑应用或高效率、高功率、高速射频（RF）模拟应用的关键性能参数。在本工作中，我们展示了一种通过原子层沉积（ALD）在后段制程（BEOL）兼容温度下生长的In2O3晶体管，其漏极电流创纪录地超过10 A/mm，性能比所有已知具有半导体沟道的晶体管好2-3倍。在所有具有平面结构的晶体管中，也实现了创纪录的4 S/mm高跨导。研究发现，高载流子密度与高电子速度共同促成了ALD In2O3晶体管中这一极高的导通态性能，而这得益于高质量的氧化物/氧化物界面、类金属的电荷中性能级（CNL）对齐，以及由低密度态（DOS）诱导的高能带速度。室温下的实验霍尔、I-V和分裂C-V测量证实载流子密度高达6-7*10^13 /cm2，速度约为10^7 cm/s。具有位于导带深部的CNL的超薄氧化物半导体，代表了寻找高性能半导体器件替代沟道材料的一个有前景的新方向。
引用
@article{arxiv.2205.00357,
title = {A Nanometer-Thick Oxide Semiconductor Transistor with Ultra-High Drain Current},
author = {Zehao Lin and Mengwei Si and Vahid Askarpour and Chang Niu and Adam Charnas and Zhongxia Shang and Yizhi Zhang and Yaoqiao Hu and Zhuocheng Zhang and Pai-Ying Liao and Kyeongjae Cho and Haiyan Wang and Mark Lundstrom and Jesse Maassen and Peide D. Ye},
journal= {arXiv preprint arXiv:2205.00357},
year = {2022}
}