氢掺入非晶铟镓锌氧薄膜晶体管的研究
材料科学
2022-03-01 v1 应用物理
摘要
在非晶氧化物半导体(如非晶铟镓锌氧(a-IGZO))的带隙内存在施主型和受主型态，它们控制着光学透明薄膜晶体管(TFTs)的工作物理机制。氢掺入顶栅a-IGZO TFT沟道层中作为电子施主存在，导致所观察到的漏极电流-栅极电压()转移曲线开启电压的负向偏移。通常认为氢在导带迁移率边下方稍近处产生浅电子态，其施主电离态由涉及费米能级相对于施主电离能位置平衡热力学控制。然而，通过顶栅a-IGZO TFT光导响应对带隙态密度(DoS)的测量(至CBM边0.3 eV以内)揭示，氢并不表现为正常施主。具体而言，DoS显示在价带迁移率边上方出现一个亚带隙峰，其增长速率与转移曲线测量所提示的氢掺入沟道层的速率相同。这种a-IGZO中的氢施主行为是反常的，可理解如下：非键氢的电离先于其作为键合物种掺入a-IGZO网络。电离氢与带电的氧位氧阴离子成键，形成本文记为的缺陷复合体。缺陷复合体的形成在带隙中产生了以价带迁移率边上方0.4 eV为中心、谱宽(∼0.3 eV FWHM)的电子态分布。
引用
@article{arxiv.2111.08588,
title = {Hydrogen incorporation into amorphous indium gallium zinc oxide thin-film transistors},
author = {George W. Mattson and Kyle T. Vogt and John F. Wager and Matt W. Graham},
journal= {arXiv preprint arXiv:2111.08588},
year = {2022}
}