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Influences of Nitrogen Doping on the Electrical Characteristics of Indium-Zinc-Oxide Thin Film Transistors

薄膜晶体管 材料科学 无定形固体 分析化学(期刊) 兴奋剂 氮气 薄膜 阈值电压 光电子学 晶体管 纳米技术 化学 电气工程 图层(电子) 结晶学 有机化学 电压 工程类
作者
Yanbing Han,Hai Yan,Yun-chu Tsai,Yan Li,Qun Zhang,Han‐Ping D. Shieh
出处
期刊:IEEE Transactions on Device and Materials Reliability [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:16 (4): 642-646 被引量:17
标识
DOI:10.1109/tdmr.2016.2617336
摘要

Thin film transistors (TFTs) with nitrogen doped amorphous indium-zinc-oxide (a-IZO:N) as the channel layer were prepared by rf magnetron sputtering with an argon, oxygen, and nitrogen gas mixture at room temperature. XRD measurements confirm the amorphous structure of a-IZO:N thin film and AFM verifies its uniformity. Transmittance curves show that nitrogen doping in a-IZO films can narrow the optical band gap and suppress oxygen vacancies, which is also proved by XPS. When the nitrogen flow rate is 4 SCCM, a-IZO TFTs possess optimized the characteristics, with saturation mobility 24.67 cm 2 V -1 s -1 , subthreshold swing 0.41 V/decade, on/off ratio 1.7 × 10 9 , and threshold voltage -14.46 V. Threshold voltages shift from -22.76 to -9.59 V as the nitrogen flow rate raises from 0 to 6.5 SCCM. The positive gate bias stability and negative bias illumination stability of a-IZO:N TFT are also improved with the nitrogen flow rate of 4 and 2.5 SCCM, respectively.
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