Published November 26, 2021 | Version v1
Publication Open

Effects of Channel Thickness on Electrical Performance and Stability of High-Performance InSnO Thin-Film Transistors

Creators

  • 1. Peking University
  • 2. Institute of Microelectronics
  • 3. Beijing Information Science & Technology University

Description

InSnO (ITO) thin-film transistors (TFTs) attract much attention in fields of displays and low-cost integrated circuits (IC). In the present work, we demonstrate the high-performance, robust ITO TFTs that fabricated at process temperature no higher than 100 °C. The influences of channel thickness (tITO, respectively, 6, 9, 12, and 15 nm) on device performance and positive bias stress (PBS) stability of the ITO TFTs are examined. We found that content of oxygen defects positively correlates with tITO, leading to increases of both trap states as well as carrier concentration and synthetically determining electrical properties of the ITO TFTs. Interestingly, the ITO TFTs with a tITO of 9 nm exhibit the best performance and PBS stability, and typical electrical properties include a field-effect mobility (µFE) of 37.69 cm2/Vs, a Von of -2.3 V, a SS of 167.49 mV/decade, and an on-off current ratio over 107. This work paves the way for practical application of the ITO TFTs.

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

Translated Description (Arabic)

تجذب ترانزستورات الأغشية الرقيقة InSnO (ITO) الكثير من الاهتمام في مجالات شاشات العرض والدوائر المتكاملة منخفضة التكلفة (IC). في العمل الحالي، نعرض TFTs عالية الأداء والقوية لـ ITO التي تم تصنيعها في درجة حرارة العملية بما لا يزيد عن 100 درجة مئوية. يتم فحص تأثيرات سماكة القناة (TITO، على التوالي، 6 و 9 و 12 و 15 نانومتر) على أداء الجهاز واستقرار التحيز الإيجابي (PBS) لـ TFTs. وجدنا أن محتوى عيوب الأكسجين يرتبط ارتباطًا إيجابيًا بـ TITO، مما يؤدي إلى زيادات في كل من حالات الفخ وكذلك تركيز الناقل وتحديد الخصائص الكهربائية صناعيًا لـ TFTs. ومن المثير للاهتمام، أن TFTs ITO مع TITO من 9 نانومتر تظهر أفضل أداء واستقرار PBS، وتشمل الخصائص الكهربائية النموذجية حركة تأثير ميداني (μFE) من 37.69 سم 2/مقابل، VON من -2.3 فولت، SS من 167.49 مللي فولت/عقد، ونسبة تيار تشغيل وإيقاف أكثر من 107. يمهد هذا العمل الطريق للتطبيق العملي لـ TFTs الخاصة بـ ITO.

Translated Description (French)

Les transistors à couche mince (TFT) InSnO (ITO) attirent beaucoup l'attention dans les domaines des écrans et des circuits intégrés (CI) à faible coût. Dans le présent travail, nous démontrons les TFT ITO robustes et haute performance qui ont été fabriqués à une température de processus ne dépassant pas 100 °C. Les influences de l'épaisseur du canal (tITO, respectivement, 6, 9, 12 et 15 nm) sur les performances du dispositif et la stabilité de la contrainte de polarisation positive (PBS) des TFT ITO sont examinées. Nous avons constaté que la teneur en défauts d'oxygène est en corrélation positive avec la tITO, entraînant des augmentations des deux états de piégeage ainsi que de la concentration de porteurs et déterminant synthétiquement les propriétés électriques des TFT ITO. Fait intéressant, les TFT ITO avec un tITO de 9 nm présentent les meilleures performances et une stabilité PBS, et les propriétés électriques typiques comprennent une mobilité à effet de champ (µFE) de 37,69 cm2/Vs, un Von de -2,3 V, un SS de 167,49 mV/décennie et un rapport de courant tout ou rien supérieur à 107. Ces travaux ouvrent la voie à l'application pratique des TFT ITO.

Translated Description (Spanish)

Los transistores de película delgada (TFT) InSnO (Ito) atraen mucha atención en los campos de pantallas y circuitos integrados (IC) de bajo coste. En el presente trabajo, demostramos los TFT de Ito robustos y de alto rendimiento que se fabricaron a una temperatura de proceso no superior a 100 °C. Se examinan las influencias del grosor del canal (tITO, respectivamente, 6, 9, 12 y 15 nm) en el rendimiento del dispositivo y la estabilidad del estrés de polarización positiva (PBS) de los TFT de Ito. Encontramos que el contenido de defectos de oxígeno se correlaciona positivamente con tITO, lo que conduce a aumentos tanto de los estados de trampa como de la concentración de portador y a la determinación sintética de las propiedades eléctricas de los TFT de Ito. Curiosamente, los TFT de Ito con un tITO de 9 nm exhiben el mejor rendimiento y estabilidad de PBS, y las propiedades eléctricas típicas incluyen una movilidad de efecto de campo (µFE) de 37.69 cm2/Vs, un Von de -2.3 V, un SS de 167.49 mV/década y una relación de corriente de encendido-apagado de más de 107. Este trabajo allana el camino para la aplicación práctica de los TFT de Ito.

Files

pdf.pdf

Files (12.7 MB)

⚠️ 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:b879ee98fc903b77219e8ee087bcc188
12.7 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
تأثيرات سماكة القناة على الأداء الكهربائي واستقرار الترانزستورات ذات الأغشية الرقيقة عالية الأداء
Translated title (French)
Effets de l'épaisseur du canal sur les performances électriques et la stabilité des transistors à film mince InSnO haute performance
Translated title (Spanish)
Efectos del espesor del canal en el rendimiento eléctrico y la estabilidad de los transistores de película delgada InSnO de alto rendimiento

Identifiers

Other
https://openalex.org/W3217123995
DOI
10.3390/membranes11120929

Is supplement to
https://openalex.org/W2897698314 (Other)
https://openalex.org/W2613776464 (Other)
https://openalex.org/W2093215950 (Other)
https://openalex.org/W2067236542 (Other)
https://openalex.org/W2057023681 (Other)
https://openalex.org/W2043741144 (Other)
https://openalex.org/W2037887846 (Other)
https://openalex.org/W1971979379 (Other)
https://openalex.org/W1580385727 (Other)
https://openalex.org/W1522438678 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
China

References

  • https://openalex.org/W1966182908
  • https://openalex.org/W1969626865
  • https://openalex.org/W1994277498
  • https://openalex.org/W2000081620
  • https://openalex.org/W2003247095
  • https://openalex.org/W2004005023
  • https://openalex.org/W2010215980
  • https://openalex.org/W2010540469
  • https://openalex.org/W2043322342
  • https://openalex.org/W2052414297
  • https://openalex.org/W2065305464
  • https://openalex.org/W2077076737
  • https://openalex.org/W2115119476
  • https://openalex.org/W2139470391
  • https://openalex.org/W2194684676
  • https://openalex.org/W2239362320
  • https://openalex.org/W2333678145
  • https://openalex.org/W2559152783
  • https://openalex.org/W2596399376
  • https://openalex.org/W2761551391
  • https://openalex.org/W2968389934
  • https://openalex.org/W2998205306
  • https://openalex.org/W3008129066
  • https://openalex.org/W3009751940
  • https://openalex.org/W3015971591
  • https://openalex.org/W3020928082
  • https://openalex.org/W3129711732
  • https://openalex.org/W3150471708
  • https://openalex.org/W3172394007
  • https://openalex.org/W3189989444