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A Coplanar Crystalline InGaO Thin Film Transistor with SiO2 Gate Insulator on ZrO2 Ferroelectric Layer: A New Ferroelectric TFT Structure

铁电性 材料科学 薄膜晶体管 晶体管 光电子学 绝缘体(电) 图层(电子) 错配 场效应晶体管 电气工程 电介质 纳米技术 电压 工程类
作者
Heonbang Lee,Md Mobaidul Islam,Jinbaek Bae,Myeonggi Jeong,Samiran Roy,Taebin Lim,Md. Hasnat Rabbi,Jin Jang
出处
期刊:Advanced materials and technologies [Wiley]
标识
DOI:10.1002/admt.202401075
摘要

Abstract Ferroelectric transistors with a large memory window (MW) and operational stability have been of increasing interest recently. In this study, a ferroelectric thin‐film transistor (FE‐TFT) with a novel metal‐insulator‐semiconductor‐ferroelectric (MISF) structure is proposed. With the ferroelectric layer located under the semiconductor, the TFT process can be similar to a conventional coplanar structure with a SiO 2 gate insulator (GI). In this work, both FE and active semiconductors are deposited by spray pyrolysis which is beneficial for large‐area and low‐cost manufacturing. The FE ZrO 2 by spray pyrolysis has a nanocrystalline phase, and the semiconductor InGaO shows a polycrystalline structure. The TFT exhibits a MW of 5.6 V with an operating voltage range of −10–10 V. The device shows a low leakage current of 10 −12 A, and thus the on/off ratio is >10 7 at V DS = 1.0 V. The device shows stable performance with increasing temperatures up to 80 °C. The endurance of the device is 5000 cycles at 0.1 Hz pulse with a negligible variation of MW less than 0.1 V, indicating excellent operational stability.
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