有源層厚さがAl-Zn-Sn-O薄膜トランジスタとインバータの性能に与える影響

KU Laizhe ,  

WANG Chao ,  

GUO Liang ,  

WANG Jieyang ,  

CHU Xuefeng ,  

YANG Fan ,  

HAO Yunpeng ,  

GAO Hansong ,  

ZHAO Yang ,  

摘要

有源層の厚さがアルミニウム・亜鉛・スズ酸化物(AZTO)薄膜トランジスタ(TFT)およびインバータの性能に与える影響を調査し、その論理回路への応用を促進するために、本研究ではRFマグネトロンスパッタリング法を用いて異なる厚さのAZTO薄膜を作製し、それを有源層としたボトムゲートトップコンタクト構造のAZTO-TFTデバイスを構築した。場放出走査電子顕微鏡(SEM)およびX線光電子分光(XPS)により薄膜の微細構造と成分を評価し、デバイスの電気特性を測定した。研究の結果、AZTO有源層の厚さが増加するにつれて酸素空孔濃度が徐々に上昇することが示された。適度な酸素空孔は欠陥や不純物によるキャリアの散乱を緩和し、伝導抵抗を低減して電界効果移動度の向上をもたらす。同時に、オン状態のデバイスはより多くのキャリアを流すことができ、ソース・ドレイン電流が増大し、スイッチング比が向上する。結果は、有源層厚さ82 nmにおいてAZTO薄膜の品質が最良であり、デバイス性能も最高で、電界効果移動度は7.47 cm²·V⁻¹·s⁻¹、しきい値電圧は14.25 V、サブスレッショルドスイングは1.35 V/dec、電流スイッチング比は6.16×10⁷であることを示す。この最適条件下で作製された抵抗負荷型インバータは、電源電圧(V_DD)25 Vで高い利得8.8を達成し、フルスイング特性と良好なノイズ耐性を備え、論理回路の次段素子を効果的に駆動できる。

关键词

薄膜トランジスタ; AZTO; 抵抗負荷型インバータ

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