铝锌氧化物晶体管的高场击穿与热特性
应用物理
2025-04-24 v2 介观与纳米尺度物理
材料科学
摘要
非晶氧化物半导体因其与低温制造的兼容性而在逻辑和存储晶体管领域受到青睐。然而，其低热导率和异质界面表明，其性能可能受到自热效应的严重限制，尤其是在较高功率和器件密度下。本文利用扫描热显微镜（SThM）和多物理场仿真，研究了约4 nm薄的非晶铅锌氧化物（ITO）晶体管的高场击穿。ITO器件在约180°C和约340°C（分别位于SiO₂和HfO₂基板上）时不可逆地击穿，失败主要由器件接触处的热力学压缩应力引起。将SThM测量与仿真相结合，我们估算了ITO在SiO₂上的热边界传导（TBC）为 MWmK，而在HfO₂上的TBC为 MWmK。后者也由于更好的散热和更接近的热膨胀匹配，使得击穿功率显著提高。这一研究为铅基非晶氧化物晶体管的热力学限制提供了见解，这对于更可靠和高性能的逻辑和存储应用至关重要。
引用
@article{arxiv.2501.17367,
title = {High-field Breakdown and Thermal Characterization of Indium Tin Oxide Transistors},
author = {Haotian Su and Yuan-Mau Lee and Tara Peña and Sydney Fultz-Waters and Jimin Kang and Çağıl Köroğlu and Sumaiya Wahid and Christina J. Newcomb and Young Suh Song and H. -S. Philip Wong and Shan X. Wang and Eric Pop},
journal= {arXiv preprint arXiv:2501.17367},
year = {2025}
}