Published July 28, 2023 | Version v1
Publication Open

Realization of Visible‐Light Detection in InGaZnO Thin‐Film Transistor via Oxygen Vacancy Modulation through N<sub>2</sub> Treatments

Creators

  • 1. Shenzhen University
  • 2. Peking University
  • 3. Hong Kong University of Science and Technology
  • 4. University of Hong Kong

Description

Abstract InGaZnO (IGZO) thin‐film transistors (TFTs) have gained widespread use in active matrix (AM) displays due to their decent field‐effect mobility and low off current. However, the wide bandgap of IGZO limits their application in visible light detection. This study presents an industry process‐compatible method to achieve visible light detection in IGZO TFTs through N 2 treatment during the sputtering and annealing process for the first time. A comparison with control IGZO TFTs shows that the N 2 ‐treated IGZO TFTs exhibit a high responsivity of 0.66 A W −1 and detectivity of 5.40 × 10 14 Jones for visible light detection. Based on X‐ray photoelectron spectroscopy analysis and technology computer‐aided design simulations, a model, focusing on oxygen vacancy modulation, is proposed to explain the visible‐light sensitivity in IGZO TFTs with N 2 treatment. This work opens up new possibilities for the integration of IGZO photodetector into AM display panels to realize in‐cell environmental detection and biometric recognition.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

اكتسبت ترانزستورات الغشاء الرقيق التجريدية InGaZnO (IGZO) استخدامًا واسع النطاق في شاشات المصفوفة النشطة (AM) بسبب حركتها الجيدة ذاتالتأثير الميداني والتيار المنخفض. ومع ذلك، فإن فجوة النطاق الترددي الواسعة لـ IGZO تحد من تطبيقها في الكشف عن الضوء المرئي. تقدم هذه الدراسة طريقة متوافقة مع عملية الصناعة لتحقيق الكشف عن الضوء المرئي في IGZO TFTs من خلال معالجة N 2 أثناء عملية الاخرق والصلب لأول مرة. تُظهر المقارنة مع رموز IGZO TFTs التي يتم التحكم فيها أن رموز IGZO TFTs التي تمت معالجتها بـ N 2 تُظهر استجابة عالية تبلغ 0.66 A W -1 والكشف عن 5.40 × 10 14 جونز للكشف عن الضوء المرئي. بناءً على تحليل الطيف الإلكتروني الضوئي بالأشعة السينية ومحاكاة التصميم بمساعدة الكمبيوتر، يُقترح نموذج، يركز على تعديل شواغر الأكسجين، لشرح حساسية الضوء المرئي في IGZO TFTs مع معالجة N 2. يفتح هذا العمل إمكانيات جديدة لدمج الكاشف الضوئي IGZO في لوحات العرض AM لتحقيق الكشف البيئي داخل الخلية والتعرف على القياسات الحيوية.

Translated Description (French)

Résumé Les transistors à couches minces (TFT) InGaZnO (IGZO) ont été largement utilisés dans les écrans à matrice active (AM) en raison de leur mobilité décente à effet de champ et de leur faible courant d'arrêt. Cependant, la large bande interdite de l'IGZO limite leur application dans la détection de la lumière visible. Cette étude présente une méthode compatible avec les processusde l'industrie pour réaliser la détection de la lumière visible dans les TFT IGZO grâce au traitement N 2 pendant le processus de pulvérisation et de recuit pour la première fois. Une comparaison avec les TFT IGZO témoins montre que les TFT IGZO traités au N 2 présentent une réactivité élevée de 0,66 A W −1 et une détectivité de 5,40 × 10 14 Jones pour la détection de la lumière visible. Sur la base de l'analyse par spectroscopie photoélectronique aux rayons X et de simulations de conception assistées par ordinateur, un modèle, axé sur la modulation de la vacance d'oxygène, est proposé pour expliquer la sensibilité à la lumière visible dans les TFT IGZO avec traitement au N 2. Ce travail ouvre de nouvelles possibilités pour l'intégration du photodétecteur IGZO dans les panneaux d'affichage AM afin de réaliser la détection environnementale et la reconnaissance biométrique dans les cellules.

Translated Description (Spanish)

Los transistores de película delgada (TFT) InGaZnO (IGZO) han ganado un uso generalizado en pantallas de matriz activa (AM) debido a su movilidad de efecto de campo decente y baja corriente de apagado. Sin embargo, la amplia banda prohibida de IGZO limita su aplicación en la detección de luz visible. Este estudio presenta un método compatible con el procesode la industria para lograr la detección de luz visible en los TFT de IGZO a través del tratamiento con N 2 durante el proceso de pulverización catódica y recocido por primera vez. Una comparación con los TFT de IGZO de control muestra que los TFT de IGZO tratados con N 2 exhiben una alta capacidad de respuesta de 0.66 A W −1 y una detectividad de 5.40 × 10 14 Jones para la detección de luz visible. Con base en el análisis de espectroscopia fotoelectrónica de rayos X y las simulaciones de diseño asistidas por computadora de tecnología, se propone un modelo, centrado en la modulación de la vacante de oxígeno, para explicar la sensibilidad a la luz visible en los TFT de IGZO con tratamiento con N 2. Este trabajo abre nuevas posibilidades para la integración del fotodetector IGZO en paneles de visualización AM para realizar la detección ambiental en la célula y el reconocimiento biométrico.

Files

aelm.202300351.pdf

Files (16.0 kB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:b23a9d73f4a6cd5c879d067decf9576e
16.0 kB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
تحقيق الكشف عن الضوء المرئي في ترانزستور InGaZnO الرقيقعبر تعديل شواغر الأكسجين من خلال علاجات N<sub>2</sub>
Translated title (French)
Réalisation de la détection de la lumière visible dans le transistor à film mince InGaZnO via la modulation de la vacance d'oxygène par les traitements N<sub>2</sub>
Translated title (Spanish)
Realización de la detección deluz visible en el transistor de película delgada InGaZnO a través de la modulación de la vacante de oxígeno a través de tratamientos con N<sub>2</sub>

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4385381300
DOI
10.1002/aelm.202300351

Is supplement to
https://openalex.org/W4385333227 (Other)
https://openalex.org/W4367834319 (Other)
https://openalex.org/W3024370153 (Other)
https://openalex.org/W3008624128 (Other)
https://openalex.org/W2986835734 (Other)
https://openalex.org/W2886771153 (Other)
https://openalex.org/W2607235087 (Other)
https://openalex.org/W2594066644 (Other)
https://openalex.org/W1994956462 (Other)
https://openalex.org/W1963751660 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
China

References

  • https://openalex.org/W1542629324
  • https://openalex.org/W1979254829
  • https://openalex.org/W1992988771
  • https://openalex.org/W2000491430
  • https://openalex.org/W2010540469
  • https://openalex.org/W2021626035
  • https://openalex.org/W2075744876
  • https://openalex.org/W2089070759
  • https://openalex.org/W2100493202
  • https://openalex.org/W2101914483
  • https://openalex.org/W2125430878
  • https://openalex.org/W2157046522
  • https://openalex.org/W2159959899
  • https://openalex.org/W2229125349
  • https://openalex.org/W2296900925
  • https://openalex.org/W2298705134
  • https://openalex.org/W2518123222
  • https://openalex.org/W2589272457
  • https://openalex.org/W2592788030
  • https://openalex.org/W2601850337
  • https://openalex.org/W2709481400
  • https://openalex.org/W2730354415
  • https://openalex.org/W2785920464
  • https://openalex.org/W2798327204
  • https://openalex.org/W2801682729
  • https://openalex.org/W2808557128
  • https://openalex.org/W2810078282
  • https://openalex.org/W2888778400
  • https://openalex.org/W2901899267
  • https://openalex.org/W2905136385
  • https://openalex.org/W2913349336
  • https://openalex.org/W2979854851
  • https://openalex.org/W2980437736
  • https://openalex.org/W2980848751
  • https://openalex.org/W2982333346
  • https://openalex.org/W2985562876
  • https://openalex.org/W2996372723
  • https://openalex.org/W3005893245
  • https://openalex.org/W3017173313
  • https://openalex.org/W3020838403
  • https://openalex.org/W3089717151
  • https://openalex.org/W3094773319
  • https://openalex.org/W3129152274
  • https://openalex.org/W3137309505
  • https://openalex.org/W3168597644
  • https://openalex.org/W3176913522
  • https://openalex.org/W3185829203
  • https://openalex.org/W3214737855
  • https://openalex.org/W4220755831
  • https://openalex.org/W4220762159
  • https://openalex.org/W4283399904