锗掺入在增强铟锌氧化物薄膜晶体管在水蒸气暴露和热应力下稳定性中的作用

《Electronics》：The Role of Germanium Incorporation in Enhancing the Stability of Indium Zinc Oxide Thin-Film Transistors Under Water Vapor Exposure and Thermal Stress

　　

这项工作展示了铟锗锌氧化物（InGeZnO）作为一种有前景的氧化物半导体，在水暴露和热应力下提供了改善的迁移率与稳定性之间的权衡。通过在不同持续时间的去离子水浸泡后进行负偏压应力（NBS）和负偏压温度应力（NBTS）测量，系统研究了Ge掺入对增强铟锌氧化物（InZnO）薄膜晶体管（TFTs）稳定性的影响。结果表明，与InZnO相比，InGeZnO在长时间浸泡后表现出更小的阈值电压（??_TH）漂移幅度和更小的亚阈值摆幅（SS）退化，并且NBS和NBTS引起的SS变化之间的差异也减小。这些电学趋势表明，水暴露破坏了金属-氧（M–O）配位结构并增加了暴露背沟道中的氧空位，而Ge–O键稳定了M–O网络，并限制了这些缺陷在栅极偏压和热应力下的演变。X射线光电子能谱（XPS）分析进一步支持了所提出的机制。总的来说，这些结果将Ge掺杂定位为一种在氧化物TFT中平衡高迁移率与对水蒸气暴露和热应力稳健稳定性的有前景策略。

# 论文解读：锗掺入增强铟锌氧化物薄膜晶体管在水汽与热应力下的稳定性

## 1. 引言

高性能薄膜晶体管（TFT）是有源矩阵显示中实现高分辨率和高速运行的关键开关器件。金属氧化物（MO）TFT凭借较高的场效应迁移率（μ）和良好的工艺兼容性，被视为下一代显示驱动技术及无电容存储器的候选方案。其中，铟镓锌氧化物（InGaZnO）因材料体系成熟、工艺稳定而被广泛采用，但其场效应迁移率通常仅为10–15 cm² V^?1 s^?1，限制了更高帧率和高像素密度显示的性能余量。另一方面，InZnO、IZTO等具有较高迁移率的MO TFT往往表现出较大的电学不稳定性，反映出迁移率与可靠性之间的权衡。锗掺入InZnO近年来受到关注，因为Ge–O键的高解离能可稳定