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High-mobility InSnZnO Thin Film Transistors via Introducing Water Vapor Sputtering Gas

材料科学 薄膜晶体管 溅射 阈值电压 退火(玻璃) 晶体管 氧化物 薄膜 水蒸气 微观结构 氧气 饱和(图论) 光电子学 分析化学(期刊) 纳米技术 电压 复合材料 冶金 电气工程 物理 工程类 图层(电子) 气象学 化学 数学 有机化学 组合数学 色谱法
作者
Ting Li,Xiaohan Liu,Junyan Ren,Peixuan Hu,Yujia Qian,Tingting Jin,Jingting Sun,Zhipeng Chen,Lingyan Liang,Hongtao Cao
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:16 (24): 31237-31246 被引量:3
标识
DOI:10.1021/acsami.3c17894
摘要

There is always a doubt that introducing water during oxide growing has a positive or negative effect on the properties of oxide films and devices. Herein, a comparison experiment on the condition of keeping the same oxygen atom flux in the sputtering chamber is designed to examine the influences of H2O on In–Sn–Zn–O (ITZO) films and their transistors. In comparison to no-water films, numerous unstable hydrogen-related defects are induced on with-water films at the as-deposited state. Paradoxically, this induction triggers an ordered enhancement in the microstructure of the films during conventional annealing, characterized by a reduction in H-related and vacancy (Vo) defects as well as an increase in film packing density and the M–O network ordering. Ultimately, the no-water thin-film transistors (TFTs) exhibit nonswitching behavior, whereas 5 sccm-water TFT demonstrates excellent electrical performance with a remarkable saturation field-effect mobility (μFE) of 122.10 ± 5.00 cm2·V–1·s–1, a low threshold (Vth) of −2.30 ± 0.40 V, a steep sub-threshold swing (SS) of 0.18 V·dec–1, a high output current (Ion) of 1420 μA, and a small threshold voltage shift ΔVth of −0.77 V in the negative bias stability test (3600 s).
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