当前位置: X-MOL 学术Appl. Phys. Lett. › 论文详情
Our official English website, www.x-mol.net, welcomes your feedback! (Note: you will need to create a separate account there.)
Hydrogen behavior under X-ray irradiation for a-IGZO thin film transistors
Applied Physics Letters ( IF 4 ) Pub Date : 2020-01-06 , DOI: 10.1063/1.5132372
Dong-Gyu Kim 1 , Tae-Kwon Lee 1 , Kwon-Shik Park 2 , Youn-Gyoung Chang 2 , Kyong-Joo Han 3 , Duck-Kyun Choi 1
Affiliation  

We studied hydrogen (H) behavior in amorphous In-Ga-Zn-O (a-IGZO) films under X-ray irradiation by evaluating the threshold voltage (VTH) shift in a-IGZO thin film transistors (TFTs) with different H concentrations in the active layers. We fabricated three types of a-IGZO TFTs: (i) one without a buffer layer and postannealed in N2, (ii) one with a H-resolved buffer layer and postannealed in N2, and (iii) one with a H-resolved buffer layer and postannealed in a mixture of N2 and H2. All three TFTs showed a negative VTH shift after 100 Gy of X-ray exposure. The degree of VTH shift correlated with an increase in conductivity, which, in turn, corresponds to the H concentration in the active layer of the as-fabricated TFTs. Based on spectroscopic ellipsometry analysis, we confirmed a large increase in the donorlike H related D1 state after X-ray irradiation in high-H concentration a-IGZO films. In addition, an increase in the number of H2 molecules in a-IGZO films after X-ray irradiation was observed via thermal desorption spectroscopy analysis. Therefore, we conclude that the increase in conductivity and/or the resulting negative VTH shift in a-IGZO TFTs during X-ray irradiation can be attributed not only to the state transition from acceptorlike to donorlike H in the as-prepared a-IGZO but also to the incorporation of additional H radicals generated by X-ray irradiation.We studied hydrogen (H) behavior in amorphous In-Ga-Zn-O (a-IGZO) films under X-ray irradiation by evaluating the threshold voltage (VTH) shift in a-IGZO thin film transistors (TFTs) with different H concentrations in the active layers. We fabricated three types of a-IGZO TFTs: (i) one without a buffer layer and postannealed in N2, (ii) one with a H-resolved buffer layer and postannealed in N2, and (iii) one with a H-resolved buffer layer and postannealed in a mixture of N2 and H2. All three TFTs showed a negative VTH shift after 100 Gy of X-ray exposure. The degree of VTH shift correlated with an increase in conductivity, which, in turn, corresponds to the H concentration in the active layer of the as-fabricated TFTs. Based on spectroscopic ellipsometry analysis, we confirmed a large increase in the donorlike H related D1 state after X-ray irradiation in high-H concentration a-IGZO films. In addition, an increase in the number of H2 molecules in a-IGZO films after X-ray irradiation was observed via therm...

中文翻译:

a-IGZO薄膜晶体管在X射线照射下的氢行为

我们通过评估具有不同 H 浓度的 a-IGZO 薄膜晶体管 (TFT) 的阈值电压 (VTH) 偏移,研究了 X 射线照射下非晶 In-Ga-Zn-O (a-IGZO) 薄膜中的氢 (H) 行为在活动层中。我们制造了三种类型的 a-IGZO TFT:(i)一种没有缓冲层并在 N2 中后退火,(ii)一种具有 H 分辨缓冲层并在 N2 中后退火,以及(iii)一种具有 H 分辨缓冲层层并在 N2 和 H2 的混合物中进行后退火。在 100 Gy 的 X 射线曝光后,所有三个 TFT 都显示出负的 VTH 偏移。VTH 偏移的程度与电导率的增加相关,而电导率的增加又对应于制造的 TFT 有源层中的 H 浓度。基于光谱椭偏分析,我们证实在高 H 浓度 a-IGZO 薄膜中 X 射线照射后,与供体 H 相关的 D1 状态大幅增加。此外,通过热解吸光谱分析观察到 X 射线照射后 a-IGZO 膜中 H2 分子的数量增加。因此,我们得出结论,在 X 射线照射期间 a-IGZO TFT 中电导率的增加和/或由此产生的负 VTH 偏移不仅可以归因于所制备的 a-IGZO 中从类受体 H 到类供体 H 的状态转变,而且还加入了由 X 射线照射产生的额外 H 自由基。 我们通过评估阈值电压 (VTH) 研究了 X 射线照射下非晶 In-Ga-Zn-O (a-IGZO) 薄膜中的氢 (H) 行为有源层中具有不同 H 浓度的 a-IGZO 薄膜晶体管 (TFT) 的位移。我们制造了三种类型的 a-IGZO TFT:(i) 一种没有缓冲层并在 N2 中后退火,(ii) 一种具有 H 分辨缓冲层并在 N2 中后退火,以及 (iii) 一种具有 H 分辨缓冲层层并在 N2 和 H2 的混合物中进行后退火。在 100 Gy 的 X 射线曝光后,所有三个 TFT 都显示出负的 VTH 偏移。VTH 偏移的程度与电导率的增加相关,而电导率的增加又对应于制造的 TFT 有源层中的 H 浓度。基于光谱椭偏仪分析,我们证实在高 H 浓度 a-IGZO 薄膜中 X 射线照射后与供体 H 相关的 D1 状态大幅增加。此外,通过热分析观察到 X 射线照射后 a-IGZO 薄膜中 H2 分子的数量增加。(i) 一种没有缓冲层并在 N2 中后退火,(ii) 一种具有 H 分辨缓冲层并在 N2 中后退火,以及 (iii) 一种具有 H 分辨缓冲层并在 N2 和 H2 的混合物中后退火. 在 100 Gy 的 X 射线曝光后,所有三个 TFT 都显示出负的 VTH 偏移。VTH 偏移的程度与电导率的增加相关,而电导率的增加又对应于制造的 TFT 有源层中的 H 浓度。基于光谱椭偏仪分析,我们证实在高 H 浓度 a-IGZO 薄膜中 X 射线照射后与供体 H 相关的 D1 状态大幅增加。此外,通过热分析观察到 X 射线照射后 a-IGZO 薄膜中 H2 分子的数量增加。(i) 一种没有缓冲层并在 N2 中后退火,(ii) 一种具有 H 分辨缓冲层并在 N2 中后退火,以及 (iii) 一种具有 H 分辨缓冲层并在 N2 和 H2 的混合物中后退火. 在 100 Gy 的 X 射线曝光后,所有三个 TFT 都显示出负的 VTH 偏移。VTH 偏移的程度与电导率的增加相关,而电导率的增加又对应于制造的 TFT 有源层中的 H 浓度。基于光谱椭偏仪分析,我们证实在高 H 浓度 a-IGZO 薄膜中 X 射线照射后与供体 H 相关的 D1 状态大幅增加。此外,通过热分析观察到 X 射线照射后 a-IGZO 薄膜中 H2 分子的数量增加。(iii) 一种具有 H 解析缓冲层并在 N2 和 H2 的混合物中进行后退火的。在 100 Gy 的 X 射线曝光后,所有三个 TFT 都显示出负的 VTH 偏移。VTH 偏移的程度与电导率的增加相关,而电导率的增加又对应于制造的 TFT 有源层中的 H 浓度。基于光谱椭偏仪分析,我们证实在高 H 浓度 a-IGZO 薄膜中 X 射线照射后与供体 H 相关的 D1 状态大幅增加。此外,通过热分析观察到 X 射线照射后 a-IGZO 薄膜中 H2 分子的数量增加。(iii) 一种具有 H 解析缓冲层并在 N2 和 H2 的混合物中进行后退火的。在 100 Gy 的 X 射线曝光后,所有三个 TFT 都显示出负的 VTH 偏移。VTH 偏移的程度与电导率的增加相关,而电导率的增加又对应于制造的 TFT 有源层中的 H 浓度。基于光谱椭偏仪分析,我们证实在高 H 浓度 a-IGZO 薄膜中 X 射线照射后与供体 H 相关的 D1 状态大幅增加。此外,通过热分析观察到 X 射线照射后 a-IGZO 薄膜中 H2 分子的数量增加。对应于制造的 TFT 有源层中的 H 浓度。基于光谱椭偏仪分析,我们证实在高 H 浓度 a-IGZO 薄膜中 X 射线照射后与供体 H 相关的 D1 状态大幅增加。此外,通过热分析观察到 X 射线照射后 a-IGZO 薄膜中 H2 分子的数量增加。对应于制造的 TFT 有源层中的 H 浓度。基于光谱椭偏仪分析,我们证实在高 H 浓度 a-IGZO 薄膜中 X 射线照射后与供体 H 相关的 D1 状态大幅增加。此外,通过热分析观察到 X 射线照射后 a-IGZO 薄膜中 H2 分子的数量增加。
更新日期:2020-01-06
down
wechat
bug