Charge Trapping and Emission Properties in CAAC-IGZO Transistor: A First-Principles Calculations

材料科学 费米能级 电介质 阈值电压 晶体管 光电子学 栅极电介质 电子 原子物理学 电压 电气工程 物理 量子力学 工程类
作者
Ziqi Wang,Nianduan Lu,Jiawei Wang,Di Geng,Lingfei Wang,Guanhua Yang
出处
期刊:Materials [MDPI AG]
卷期号:16 (6): 2282-2282 被引量:4
标识
DOI:10.3390/ma16062282
摘要

The c-axis aligned crystalline indium-gallium-zinc-oxide field-effect transistor (CAAC-IGZO FET), exhibiting an extremely low off-state leakage current (~10−22 A/μm), has promised to be an ideal candidate for Dynamic Random Access Memory (DRAM) applications. However, the instabilities leaded by the drift of the threshold voltage in various stress seriously affect the device application. To better develop high performance CAAC-IGZO FET for DRAM applications, it’s essential to uncover the deep physical process of charge transport mechanism in CAAC-IGZO FET. In this work, by combining the first-principles calculations and nonradiative multiphonon theory, the charge trapping and emission properties in CAAC-IGZO FET have been systematically investigated. It is found that under positive bias stress, hydrogen interstitial in Al2O3 gate dielectric is probable effective electron trap center, which has the transition level (ε (+1/−1) = 0.52 eV) above Fermi level. But it has a high capture barrier about 1.4 eV and low capture rate. Under negative bias stress, oxygen vacancy in Al2O3 gate dielectric and CAAC-IGZO active layer are probable effective electron emission centers whose transition level ε (+2/0) distributed at −0.73~−0.98 eV and 0.69 eV below Fermi level. They have a relatively low emission barrier of about 0.5 eV and 0.25 eV and high emission rate. To overcome the instability in CAAC-IGZO FET, some approaches can be taken to control the hydrogen concentration in Al2O3 dielectric layer and the concentration of the oxygen vacancy. This work can help to understand the mechanisms of instability of CAAC-IGZO transistor caused by the charge capture/emission process.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
superxiao应助yyh采纳,获得10
1秒前
自信的海瑶完成签到 ,获得积分10
1秒前
foyefeng发布了新的文献求助10
4秒前
normankasimodo完成签到,获得积分10
5秒前
hey驳回了yuliuism应助
9秒前
无问完成签到,获得积分10
12秒前
彭于晏应助霸王学习机采纳,获得10
12秒前
研友_Z63G18完成签到 ,获得积分10
12秒前
13秒前
Popeye应助knn采纳,获得10
13秒前
芙瑞完成签到 ,获得积分10
13秒前
想吃螺蛳粉应助11采纳,获得10
15秒前
小蘑菇应助风轩轩采纳,获得10
17秒前
英勇的翠霜完成签到,获得积分10
17秒前
汉堡包应助个性的涫采纳,获得10
17秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
17秒前
18秒前
guojingjing发布了新的文献求助10
19秒前
一只不受管束的小狸Miao完成签到 ,获得积分10
20秒前
lllllty完成签到,获得积分10
20秒前
周周完成签到 ,获得积分10
21秒前
烟花应助itharmony采纳,获得10
21秒前
香蕉梨愁发布了新的文献求助10
21秒前
老李完成签到,获得积分10
23秒前
2号完成签到,获得积分10
23秒前
王粒伊完成签到,获得积分10
24秒前
sst完成签到,获得积分10
25秒前
25秒前
充电宝应助MHR采纳,获得10
27秒前
29秒前
玩命的白亦关注了科研通微信公众号
29秒前
tim发布了新的文献求助10
29秒前
30秒前
31秒前
lucky完成签到 ,获得积分10
31秒前
李健应助小海棉采纳,获得10
32秒前
瘦瘦雅香完成签到,获得积分10
32秒前
32秒前
敏感远锋完成签到,获得积分10
33秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
34秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
《药学类医疗服务价格项目立项指南(征求意见稿)》 880
Stop Talking About Wellbeing: A Pragmatic Approach to Teacher Workload 800
花の香りの秘密―遺伝子情報から機能性まで 800
3rd Edition Group Dynamics in Exercise and Sport Psychology New Perspectives Edited By Mark R. Beauchamp, Mark Eys Copyright 2025 600
1st Edition Sports Rehabilitation and Training Multidisciplinary Perspectives By Richard Moss, Adam Gledhill 600
Terminologia Embryologica 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 计算机科学 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 复合材料 内科学 化学工程 人工智能 催化作用 遗传学 数学 基因 量子力学 物理化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5618349
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4703244
关于积分的说明 14921791
捐赠科研通 4757233
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2550059
邀请新用户注册赠送积分活动 1512904
关于科研通互助平台的介绍 1474299