基于ITO框架的TFTs性能提升的演变

《IEEE Transactions on Electron Devices》：Evolution of Enhanced Performance of ITO Framework-Based TFTs

氧化物薄膜晶体管性能优化研究。采用ITO框架结构通过共溅射工艺制备Sn掺杂IGZO活性层，结合低功率氧处理工艺，有效缓解界面应力并抑制氧空位缺陷。器件表现出52.3cm2/Vs的高迁移率、-0.52V的低阈值电压和0.49V/dec的陡亚阈值斜率，正负偏置下阈值电压偏移分别达+1.89V和-1.32V。该协同机制通过框架结构优化和氧处理工艺实现性能与稳定性的平衡，为氧化物TFT提供了简单有效的优化方案。

　　

摘要：

氧化物薄膜晶体管的电性能和稳定性的协同提升仍然是一个亟待解决的问题。通过首先在ITO（氧化铟锡）上沉积掺锡的IGZO（氧化铟镓锌）层，然后进行低功率氧处理，制备了ITO框架结构的IGZO:IGZO:O薄膜晶体管（TFTs）。与基于ITO的器件相比，这种ITO框架结构的TFTs表现出更优异的性能：迁移率高达52.3 cm2/Vs，阈值电压低至-0.52 V，亚阈值摆幅（SS）为0.49 V/dec。此外，这些器件在偏压应力下也表现出更强的稳定性，在正偏压应力（PBS）下阈值电压变化（ΔTH）为+1.89 V，在负偏压应力（NBS）下为-1.32 V。值得注意的是，本研究采用了共溅射工艺制备的ITO框架结构，有效缓解了界面应力并降低了界面态密度。结合低功率氧处理策略，实现了缺陷的钝化，有效抑制了氧空位的产生。本研究阐明了框架结构和氧处理在平衡器件性能与稳定性方面的协同作用机制。这些方法为优化氧化物薄膜晶体管提供了一种简单有效的方法。