우수한 신뢰성을 갖는 a-IGZTO 트랜지스터에서 90 cm2/Vs 초과하는 높은 필드 효과 이동도 달성

Abstract

이 연구에서는 비정질 인듐-갈륨-아연-주석 산화물 (a-IGZTO) 얇은 필름 트랜지스터 (TFTs)를 하단 게이트 구조로 조사하였으며, a-IGZTO 채널 층을 증착하기 위해 세 가지 다른 양성 이온 조성 비율을 가진 하나의 타겟을 사용하는 혁신적인 방법을 사용하였습니다. 특히, a-In0.60Ga0.14Zn0.20Sn0.06O TFTs는 여러 가지 주목할만한 특성을 가지고 놀라운 성능을 나타냈습니다. 이 TFTs는 90.2 cm2/Vs 로 매우 높은 전계 이동도 (μFE)를 보여주었으며, 이는 채널 내에서 전자의 빠른 이동을 의미하여 전자 기기 응용에 높은 효율성을 제공합니다. 더불어 서브스레시홀드 스윙 (SS)은 0.10 V/decade로 매우 낮았으며, 이는 전압 변화가 작은 상황에서도 전류를 효과적으로 제어할 수 있어 에너지 효율성을 향상시킵니다. 임계 전압 (VTH)은 -0.40 V로 낮게 설정되어 낮은 전압에서의 동작과 전력 소비 감소를 의미합니다. 또한 ION/OFF 비율은 3  108로 뚜렷하게 높았으며, 이는 전자 스위치 및 증폭기에 중요한 전류 차이를 나타냅니다. 이 TFTs는 부정 및 양의 바이어스 온도 스트레스에서도 우수한 바이어스 온도 스트레스 (BTS) 신뢰성을 보여주었으며, 60°C에서 1시간 동안 VTH (임계 전압)의 변동이 ±0.08 V 이내로 최소화 되었습니다. 이러한 안정성은 이 TFTs의 견고함을 강조합니다. 이러한 TFTs의 뛰어난 성능과 신뢰성은 두 가지 주요 요인에 기인합니다. 첫째, 채널 층 내의 인듐 (In3+) 및 주석 (Sn4+) 양성 이온의 상호 작용은 전자 이동도를 향상시키고 장치의 전체적인 성능을 개선하는 데 기여합니다. 둘째, 주석 (Sn4+) 양성 이온 근처에서의 이득이 있는 수소 도핑은 함정 상태를 완화하고 TFT의 신뢰성을 향상시킵니다. 요약하면, a-In0.60Ga0.14Zn0.20Sn0.06O TFTs는 얇은 필름 트랜지스터 분야에서 중요한 발전을 나타냅니다. 그들의 탁월한 성능과 스트레스 조건에서의 안정성은 다양한 전자 기기 응용 분야에 유망한 가능성을 제시하며 특히 태블릿 및 노트북과 같은 IT 제품에서 이 TFTs의 혁신을 이끌어낼 수 있습니다