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Yttrium Doped Copper (II) Oxide Hole Transport Material as Efficient Thin Film Transistor

材料科学 兴奋剂 薄膜晶体管 薄膜 带隙 氧化铜 电导率 磁滞 氧化物 电阻率和电导率 电子迁移率 分析化学(期刊) 光电子学 纳米技术 凝聚态物理 化学 电气工程 冶金 物理化学 物理 工程类 图层(电子) 色谱法
作者
Sadia Baig,Pankaj Kumar,Jenner H. L. Ngai,Yuning Li,Safeer Ahmed
出处
期刊:ChemPhysChem [Wiley]
卷期号:21 (9): 895-907 被引量:12
标识
DOI:10.1002/cphc.202000005
摘要

This work reports development of yttrium doped copper oxide (Y-CuO) as a new hole transport material with supplemented optoelectronic character. The pure and Y-doped CuO thin films are developed through a solid-state method at 200 °C and recognized as high performance p-channel inorganic thin-film transistors (TFTs). CuO is formed by oxidative decomposition of copper acetylacetonate, yielding 100 nm thick and conductive (40.9 S cm-1 ) compact films with a band gap of 2.47 eV and charge carrier density of ∼1.44×1019 cm-3 . Yttrium doping generates denser films, Cu2 Y2 O5 phase in the lattice, with a wide band gap of 2.63 eV. The electrical conductivity increases nine-fold on 2 % Y addition to CuO, and the carrier density increases to 2.97×1021 cm-3 , the highest reported so far. The TFT devices perform remarkably with high field-effect mobility (μsat ) of 3.45 cm2 V-1 s-1 and 5.3 cm2 V-1 s-1 , and considerably high current-on/off ratios of 0.11×104 and 9.21×104 , for CuO and Y-CuO films, respectively (at -1 V operating voltage). A very small width hysteresis, 0.01 V for CuO and 1.92 V for 1 % Y-CuO, depict good bias stability. Both the devices work in enhancement mode with stable output characteristics for multiple forward sweeps (5 to -60 V) at -1Vg .
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