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Analysis of Nitrogen-Doping Effect on Sub-Gap Density of States in a-IGZO TFTs by TCAD Simulation

材料科学 薄膜晶体管 兴奋剂 掺杂剂 光电子学 无定形固体 空位缺陷 接受者 态密度 可靠性(半导体) 凝聚态物理 纳米技术 化学 结晶学 功率(物理) 量子力学 物理 图层(电子)
作者
Zheng Zhu,Wei Cao,Xiaoming Huang,Zheng Shi,Dong Zhou,Weizong Xu
出处
期刊:Micromachines [Multidisciplinary Digital Publishing Institute]
卷期号:13 (4): 617-617 被引量:12
标识
DOI:10.3390/mi13040617
摘要

In this work, the impact of nitrogen doping (N-doping) on the distribution of sub-gap states in amorphous InGaZnO (a-IGZO) thin-film transistors (TFTs) is qualitatively analyzed by technology computer-aided design (TCAD) simulation. According to the experimental characteristics, the numerical simulation results reveal that the interface trap states, bulk tail states, and deep-level sub-gap defect states originating from oxygen-vacancy- (Vo) related defects can be suppressed by an appropriate amount of N dopant. Correspondingly, the electrical properties and reliability of the a-IGZO TFTs are dramatically enhanced. In contrast, it is observed that the interfacial and deep-level sub-gap defects are increased when the a-IGZO TFT is doped with excess nitrogen, which results in the degeneration of the device's performance and reliability. Moreover, it is found that tail-distributed acceptor-like N-related defects have been induced by excess N-doping, which is supported by the additional subthreshold slope degradation in the a-IGZO TFT.
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