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Hydrogen-Defect Termination in SnO for p-Channel TFTs
ACS Applied Electronic Materials ( IF 4.3 ) Pub Date : 2020-04-04 , DOI: 10.1021/acsaelm.0c00149 Alex W. Lee 1 , Dong Le 2 , Kosuke Matsuzaki 3 , Kenji Nomura 1, 2
ACS Applied Electronic Materials ( IF 4.3 ) Pub Date : 2020-04-04 , DOI: 10.1021/acsaelm.0c00149 Alex W. Lee 1 , Dong Le 2 , Kosuke Matsuzaki 3 , Kenji Nomura 1, 2
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Developing high-performance p-channel oxide thin-film transistor (TFT) and practical oxide TFT-based complementary circuits is the most persistent challenge for oxide electronics and a major hurdle for future oxide device technology to overcome. Tin monoxide, SnO, is known as one of the promising candidates for an active layer of p-channel oxide TFT, owing to its reasonably high hole carrier mobility (over 1 cm2 V–1 s–1) and low-cost processability. However, high-density subgap defect spoils its high potential for electronic devices and hinders the development of SnO-based high-performance p-channel oxide TFTs. Here, we present hydrogen-defect termination for SnO to improve the device performance of p-channel oxide TFT. Thermal annealing in hydrogen ambient using a pure NH3 at 360 °C offers good TFT characteristics with the saturation mobilities of ∼1.4–1.8 cm2 V–1 s–1 and an on-to-off current ratio of ∼105 because of the hydrogen termination of the subgap hole trap originating from the oxygen vacancy. A complementary inverter comprising p-channel SnO and n-channel a-IGZO TFTs was demonstrated with a maximum voltage gain of ∼50. This present achievement is an important step toward building low-cost next-generation oxide electronics.
中文翻译：
用于p沟道TFT的SnO中的氢缺陷终止
开发高性能p沟道氧化物薄膜晶体管（TFT）和实用的基于氧化物TFT的互补电路是氧化物电子领域最持久的挑战，也是未来氧化物器件技术要克服的主要障碍。一氧化锡SnO由于其较高的空穴载流子迁移率（超过1 cm 2 V –1 s –1）而被公认为是p沟道氧化物TFT有源层的有希望的候选者之一。）和低成本的可加工性。然而，高密度的亚间隙缺陷破坏了其在电子设备中的高潜力，并阻碍了基于SnO的高性能p沟道氧化物TFT的发展。在这里，我们提出了SnO的氢缺陷终止，以改善p沟道氧化物TFT的器件性能。在氢气环境中使用纯NH 3在360°C下进行热退火可提供良好的TFT特性，其饱和迁移率约为1.4-1.8 cm 2 V –1 s –1，开关电流比约为10 5因为子间隙陷阱的氢终止是由于氧空位引起的。演示了由p通道SnO和n通道a-IGZO TFT组成的互补反相器，其最大电压增益约为50。目前的成就是迈向构建低成本下一代氧化物电子产品的重要一步。
更新日期：2020-04-04
中文翻译：
用于p沟道TFT的SnO中的氢缺陷终止
开发高性能p沟道氧化物薄膜晶体管（TFT）和实用的基于氧化物TFT的互补电路是氧化物电子领域最持久的挑战，也是未来氧化物器件技术要克服的主要障碍。一氧化锡SnO由于其较高的空穴载流子迁移率（超过1 cm 2 V –1 s –1）而被公认为是p沟道氧化物TFT有源层的有希望的候选者之一。）和低成本的可加工性。然而，高密度的亚间隙缺陷破坏了其在电子设备中的高潜力，并阻碍了基于SnO的高性能p沟道氧化物TFT的发展。在这里，我们提出了SnO的氢缺陷终止，以改善p沟道氧化物TFT的器件性能。在氢气环境中使用纯NH 3在360°C下进行热退火可提供良好的TFT特性，其饱和迁移率约为1.4-1.8 cm 2 V –1 s –1，开关电流比约为10 5因为子间隙陷阱的氢终止是由于氧空位引起的。演示了由p通道SnO和n通道a-IGZO TFT组成的互补反相器，其最大电压增益约为50。目前的成就是迈向构建低成本下一代氧化物电子产品的重要一步。
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