通過簡單封裝和熱退火,制備出穩定富含氫的IGZO 晶體管,其晶體管電學性能、穩定性都獲得大大提高。制備方法較簡單且重復性高,即用氮化硅薄膜封裝,再通過熱擴散將氮化硅內氫元素擴散至InGaZnO薄膜內。摻氫后的晶體管,其開態電流和開關比都獲得了數量級的提升(約40倍),而且閾值電壓沒有太大變化。而對應提取出的場效應遷移率則出現異常,大于300 cm2/(V·s),遠高于未經處理的對照樣品。然后結合二次離子質譜儀(SIMS)和X射線光電子能譜分析(XPS)表征,發現薄膜內不但氫濃度提升了約一個數量級,而且氧空位缺陷態也大大減少了,而自由電子濃度則相應顯著增加。
?研究還指出,該工作模式在長溝道晶體管中效果尤為顯著,而在短溝道器件中則受到明顯局限。該工作揭示了氫在氧化物半導體中的穩定存在方式和對導電性能的關鍵作用,為提升長溝道晶體管的電流驅動能力提供了一種新的器件工作模式,并對高遷移率薄膜晶體管的驗證和分析提供了普適性的理論依據和實驗方法。
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