浅阱态控制氧化物半导体薄膜晶体管的电性能
应用物理
2026-02-09 v1 材料科学
仪器与探测器
摘要
n 型非晶氧化物半导体薄膜晶体管 (TFT) 的性能主要受靠近导带边缘的态密度 (DoS) 控制。本文利用 ultrabroadband 光导 (UP-DoS) 显微镜测量了非晶 InGaZnO (a-IGZO) TFT 的完整亚隙 DoS，其精度可达 mobility edge 附近 0.1 eV。测量得到的亚隙 DoS 对 25 种 TFT 处理条件准确预测了每个转移曲线，揭示了浅缺陷态是电子陷阱，以刚性方式调节亚阈值摆幅、阈值电压和漂移迁移率。对于一组 TFT，亚阈值转移特性可独立于实验浅缺陷 DoS 模拟，无需调整参数。通过引入单个参数：导带尾能量，成功模拟了完整的转移曲线。此外，仿真揭示了控制亚阈值行为的浅阱密度可直接从转移曲线中提取。最后，通过系统的 In 掺杂研究结合 DFT+U DoS 模拟，确定了所有实验观察到的亚隙峰的空位阳离子配位环境。控制常规 a-IGZO TFT 性能的主导阱位位于导带 mobility edge 下约 0.32 eV，归因为 Ga-Ga-In 氧空位缺陷。
引用
@article{arxiv.2602.06329,
title = {Shallow Trap States Control Electrical Performance of Amorphous Oxide Semiconductor Thin-Film Transistors},
author = {Måns J. Mattsson and Jinhan Lee and Christopher E. Malmberg and Jared Parker and Kyle T. Vogt and Hyemi Kim and Minji Hong and Pilsang Yun and Daewon Ha and Taeyoon Lee and Paul H. -Y. Cheong and John F. Wager and Matt W. Graham},
journal= {arXiv preprint arXiv:2602.06329},
year = {2026}
}
备注
15 pages, 8 figures