低温透明非晶IGZO薄膜晶体管的光照稳定性

李喜峰; 信恩龙; 石继锋; 陈龙龙; 李春亚; 张建华

doi:10.7498/aps.62.108503

摘要

采用室温射频磁控溅射非晶铟镓锌氧化合物(a-IGZO), 在相对低的温度(-2·V-1·s-1, 开关比大于107, 亚阈值摆幅 SS为0.4 V/dec, 阈值电压为3.6 V. 栅电压正向和负向扫描未发现电滞现象. 白光发光二极管光照对器件的输出特性基本没有影响, 表明制备的器件可用于透明显示器件. 研究了器件的光照稳定性, 光照10000 s后器件阈值电压负向偏移约0.8 V, 这种漂移是由于界面电荷束缚所致.

关键词:

Abstract

The amorphous indium-gallium-zinc-oxide (a-IGZO) thin films are prepared by radio frequency magnetron sputtering at ambient temperature. The transparent thin film transistors (TFT) fabricated at low temperature (a-IGZO active channel exhibits good electrical properties with a field effect mobility of around 10 cm2·V-1·s-1, subthreshold swing of 0.4 V/decade, and high Ionoff current ratio of over 107. Hysteresis is not observed when gate voltage sweeps forward and reverses. And the dependence of white LED illumination on characteristic of a-IGZO TFT is investigated. The results show that output characteristic is hardly affected, indicating the potential of the devices for transparent electronics In particular, illumination stability is investigated under white LED illumination stress test, and the a-IGZO TFT shows only 04 V shift in threshold voltage. The negative shift can be explained on the basis of trap of interface state.

Keywords:

作者及机构信息

1.
上海大学, 新型显示技术及应用集成教育部重点实验室, 上海 200072

基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 61006005)和上海科学技术委员会重大攻关项目(批准号: 10dz1100102)资助的课题.

Authors and contacts

1.
Key Laboratory of Advanced Display and System Applications of Ministry of Education, Shanghai University, Shanghai 200072, China

Funds: Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 61006005) and the Shanghai Science and Technology Commission, China (Grant No. 10dz1100102).

参考文献

[1]	Nomura K, Ohta H, Takagi A, Kamiya T, Hirano M, Hosono H 2004 Nature 432 488
[2]	Jeon S J, Chang J W, Choi K S, Kar J P, Lee T, Myoung J M 2010 Mat. Sci. Semicond. Proc. 13 320
[3]	Wu H Z, Zhang Y Y, Wang X, Zhu X M, Yuan Z J, Xu T N 2010 Acta Phys. Sin. 59 5018 (in Chinese) [吴惠桢, 张莹莹, 王雄, 朱夏明, 原子健, 徐天宁 2010 59 5018]
[4]	Libsch F R, Kanicki J 1993 Appl. Phys. Lett. 62 1286
[5]	Estrada M, Cerdeira A, Iniguez B 2012 Microelectron. Reliab. 52 1342
[6]	Kim G H, Jeong W H, Kim H J 2010 Phys. Status Solidi A 207 1677
[7]	Lee J, Park J S, Pyo Y S, Lee D B, Kim E H 2009 Appl. Phys. Lett. 95 123502
[8]	Takechi K, Nakata M, Eguchi T, Yamaguchi H, Kaneko S 2009 Jpn. J. Appl. Phys. 48 011301
[9]	Kim M G, Kanatzidis M, Facchetti A, Marks T 2011 Nature Mater. 10 382
[10]	Kimura H U.S. Patent 0 283 762 [2009-11-19]
[11]	Ito M, Kon M, Miyazaki C, Ugajin Y, Sekine N 2007 IEICE Trans. Electron. E90-C 2105
[12]	Huh J Y, Seo S B, Park H S, Jeon J H, Choe H H, Lee K W, Seo J H, Ryu M K, Park S H, Hwang C S 2011 Curr. Appl. Phys. 11 S49
[13]	Barquinha P, Fortunato E, Goncalves A, Pimentel A, Marques A, Pereira L, Martins R 2006 Superlatt. Microstat. 39 319
[14]	Lee K H, Jung J S, Son K S, Park J S, Kim T S, Choi R, Jung J K, Kwon J Y, Koo B, Lee S 2009 Appl. Phys. Lett. 95 232106
[15]	Lee H G, OH S Y, Fuller G 1982 IEEE Trans. Electron Dev. ED-29 346
[16]	Park J S, Jeong J K, Mo Y G, Kim H D 2007 Appl. Phys. Lett. 90 262106
[17]	Cho I T, Lee J M, Lee J H, Kwon H I 2009 Semicond. Sci. Technol. 24 015013
[18]	Chen X X, Yao R H 2012 Acta Phys. Sin. 61 237105 (in Chinese) [陈晓雪, 姚若河 2012 61 237105]
[19]	Chen T C, Chang T C, Hsieh T Y, Tsai C T, Chen S C, Lin C S, Hung M C, Tu C H, Chang J J, Chen P L 2010 Appl. Phys. Lett. 97 192103
[20]	Görrn P, Lehnhardt M, Riedl T, Kowalsky W 2007 Appl. Phys. Lett. 91 193504
[21]	Lany S, Zunger A 2005 Phys. Rev. B 72 035215
[22]	Janotti A, van de Walle C G. 2007 Phys. Rev. B 76 165202
[23]	Clark S J, Robertson J, Lany S, Zunger A 2010 Phys. Rev. B 81 115311
[24]	Lee W J, Ryu B, Chang K J 2009 Physica B 404 4794
[25]	Chowdhury M D H, Mifliorato P, Jang J 2010 Appl. Phys. Lett. 97 173506
[26]	Vygranenko Y, Wang K, Nathan A 2007 Appl. Phys. Lett. 91 263508

施引文献

[1]	Nomura K, Ohta H, Takagi A, Kamiya T, Hirano M, Hosono H 2004 Nature 432 488
[2]	Jeon S J, Chang J W, Choi K S, Kar J P, Lee T, Myoung J M 2010 Mat. Sci. Semicond. Proc. 13 320
[3]	Wu H Z, Zhang Y Y, Wang X, Zhu X M, Yuan Z J, Xu T N 2010 Acta Phys. Sin. 59 5018 (in Chinese) [吴惠桢, 张莹莹, 王雄, 朱夏明, 原子健, 徐天宁 2010 59 5018]
[4]	Libsch F R, Kanicki J 1993 Appl. Phys. Lett. 62 1286
[5]	Estrada M, Cerdeira A, Iniguez B 2012 Microelectron. Reliab. 52 1342
[6]	Kim G H, Jeong W H, Kim H J 2010 Phys. Status Solidi A 207 1677
[7]	Lee J, Park J S, Pyo Y S, Lee D B, Kim E H 2009 Appl. Phys. Lett. 95 123502
[8]	Takechi K, Nakata M, Eguchi T, Yamaguchi H, Kaneko S 2009 Jpn. J. Appl. Phys. 48 011301
[9]	Kim M G, Kanatzidis M, Facchetti A, Marks T 2011 Nature Mater. 10 382
[10]	Kimura H U.S. Patent 0 283 762 [2009-11-19]
[11]	Ito M, Kon M, Miyazaki C, Ugajin Y, Sekine N 2007 IEICE Trans. Electron. E90-C 2105
[12]	Huh J Y, Seo S B, Park H S, Jeon J H, Choe H H, Lee K W, Seo J H, Ryu M K, Park S H, Hwang C S 2011 Curr. Appl. Phys. 11 S49
[13]	Barquinha P, Fortunato E, Goncalves A, Pimentel A, Marques A, Pereira L, Martins R 2006 Superlatt. Microstat. 39 319
[14]	Lee K H, Jung J S, Son K S, Park J S, Kim T S, Choi R, Jung J K, Kwon J Y, Koo B, Lee S 2009 Appl. Phys. Lett. 95 232106
[15]	Lee H G, OH S Y, Fuller G 1982 IEEE Trans. Electron Dev. ED-29 346
[16]	Park J S, Jeong J K, Mo Y G, Kim H D 2007 Appl. Phys. Lett. 90 262106
[17]	Cho I T, Lee J M, Lee J H, Kwon H I 2009 Semicond. Sci. Technol. 24 015013
[18]	Chen X X, Yao R H 2012 Acta Phys. Sin. 61 237105 (in Chinese) [陈晓雪, 姚若河 2012 61 237105]
[19]	Chen T C, Chang T C, Hsieh T Y, Tsai C T, Chen S C, Lin C S, Hung M C, Tu C H, Chang J J, Chen P L 2010 Appl. Phys. Lett. 97 192103
[20]	Görrn P, Lehnhardt M, Riedl T, Kowalsky W 2007 Appl. Phys. Lett. 91 193504
[21]	Lany S, Zunger A 2005 Phys. Rev. B 72 035215
[22]	Janotti A, van de Walle C G. 2007 Phys. Rev. B 76 165202
[23]	Clark S J, Robertson J, Lany S, Zunger A 2010 Phys. Rev. B 81 115311
[24]	Lee W J, Ryu B, Chang K J 2009 Physica B 404 4794
[25]	Chowdhury M D H, Mifliorato P, Jang J 2010 Appl. Phys. Lett. 97 173506
[26]	Vygranenko Y, Wang K, Nathan A 2007 Appl. Phys. Lett. 91 263508

[1]	赵泽贤, 徐萌, 彭聪, 张涵, 陈龙龙, 张建华, 李喜峰. 喷墨打印高迁移率铟锌锡氧化物薄膜晶体管. , 2024, 73(12): 128501. doi: 10.7498/aps.73.20240361
[2]	徐华, 刘京栋, 蔡炜, 李民, 徐苗, 陶洪, 邹建华, 彭俊彪. N ₂O处理对背沟刻蚀金属氧化物薄膜晶体管性能的影响. , 2022, 71(5): 058503. doi: 10.7498/aps.71.20211350
[3]	朱宇博, 徐华, 李民, 徐苗, 彭俊彪. 镨掺杂铟镓氧化物薄膜晶体管的低频噪声特性分析. , 2021, 70(16): 168501. doi: 10.7498/aps.70.20210368
[4]	刘贤哲, 张旭, 陶洪, 黄健朗, 黄江夏, 陈艺涛, 袁炜健, 姚日晖, 宁洪龙, 彭俊彪. 溶胶-凝胶法制备氧化锡基薄膜及薄膜晶体管的研究进展. , 2020, 69(22): 228102. doi: 10.7498/aps.69.20200653
[5]	梁定康, 陈义豪, 徐威, 吉新村, 童祎, 吴国栋. 基于蛋清栅介质的超低压双电层薄膜晶体管. , 2018, 67(23): 237302. doi: 10.7498/aps.67.20181539
[6]	覃婷, 黄生祥, 廖聪维, 于天宝, 罗衡, 刘胜, 邓联文. 铟镓锌氧薄膜晶体管的悬浮栅效应研究. , 2018, 67(4): 047302. doi: 10.7498/aps.67.20172325
[7]	邵龑, 丁士进. 氢元素对铟镓锌氧化物薄膜晶体管性能的影响. , 2018, 67(9): 098502. doi: 10.7498/aps.67.20180074
[8]	刘远, 何红宇, 陈荣盛, 李斌, 恩云飞, 陈义强. 氢化非晶硅薄膜晶体管的低频噪声特性. , 2017, 66(23): 237101. doi: 10.7498/aps.66.237101
[9]	兰林锋, 张鹏, 彭俊彪. 氧化物薄膜晶体管研究进展. , 2016, 65(12): 128504. doi: 10.7498/aps.65.128504
[10]	王静, 刘远, 刘玉荣, 吴为敬, 罗心月, 刘凯, 李斌, 恩云飞. 铟锌氧化物薄膜晶体管局域态分布的提取方法. , 2016, 65(12): 128501. doi: 10.7498/aps.65.128501
[11]	宁洪龙, 胡诗犇, 朱峰, 姚日晖, 徐苗, 邹建华, 陶洪, 徐瑞霞, 徐华, 王磊, 兰林锋, 彭俊彪. 铜-钼源漏电极对非晶氧化铟镓锌薄膜晶体管性能的改善. , 2015, 64(12): 126103. doi: 10.7498/aps.64.126103
[12]	高娅娜, 李喜峰, 张建华. 溶胶凝胶法制备高性能锆铝氧化物作为绝缘层的薄膜晶体管. , 2014, 63(11): 118502. doi: 10.7498/aps.63.118502
[13]	刘远, 吴为敬, 李斌, 恩云飞, 王磊, 刘玉荣. 非晶铟锌氧化物薄膜晶体管的低频噪声特性与分析. , 2014, 63(9): 098503. doi: 10.7498/aps.63.098503
[14]	徐华, 兰林锋, 李民, 罗东向, 肖鹏, 林振国, 宁洪龙, 彭俊彪. 源漏电极的制备对氧化物薄膜晶体管性能的影响. , 2014, 63(3): 038501. doi: 10.7498/aps.63.038501
[15]	李帅帅, 梁朝旭, 王雪霞, 李延辉, 宋淑梅, 辛艳青, 杨田林. 高迁移率非晶铟镓锌氧化物薄膜晶体管的制备与特性研究. , 2013, 62(7): 077302. doi: 10.7498/aps.62.077302
[16]	张耕铭, 郭立强, 赵孔胜, 颜钟惠. 氧对IZO低压无结薄膜晶体管稳定性的影响. , 2013, 62(13): 137201. doi: 10.7498/aps.62.137201
[17]	陈晓雪, 姚若河. 基于表面势的氢化非晶硅薄膜晶体管直流特性研究. , 2012, 61(23): 237104. doi: 10.7498/aps.61.237104
[18]	强蕾, 姚若河. 非晶硅薄膜晶体管沟道中阈值电压及温度的分布. , 2012, 61(8): 087303. doi: 10.7498/aps.61.087303
[19]	赵孔胜, 轩瑞杰, 韩笑, 张耕铭. 基于氧化铟锡的无结低电压薄膜晶体管. , 2012, 61(19): 197201. doi: 10.7498/aps.61.197201
[20]	王雄, 才玺坤, 原子健, 朱夏明, 邱东江, 吴惠桢. 氧化锌锡薄膜晶体管的研究. , 2011, 60(3): 037305. doi: 10.7498/aps.60.037305

计量

文章访问数: 6799
PDF下载量: 1610
被引次数: 0

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

搜索

留言板