본 연구는 a-AZTO 채널을 사용하여 원자층 증착(atomic-layer-deposited)된 비정질 알루미늄-도핑 산화아연-주석(amor phous aluminum-doped zinc–tin-oxide, a-AZTO) 박막과 박막 트랜지스터(TFT)의 물리적 및 전기적 특성을 조사하였다. Al 도핑 수준은 a-AZTO 슈퍼사이클 내에서 Al2O3 서브사이클을 조절하여 제어하였다. 증착 직후의 a-AZTO 박막은 a-ZTO 매트릭스와 비정질 Al2O3 층으로 구성된 적층 구조를 보였으며, 그중 일부는 a-ZTO 층 내에서 Zn 원자를 치환하였다. Al2O3 층의 수가 증가함에 따라 a-AZTO 박막의 밴드갭 에너지와 결정화 온도는 무도핑 시 3.37 eV 및 670 °C에서 18% Al 양이온 분율(Al cationic fraction)일 때 각각 3.56 eV 및 740 °C로 증가하였다. 10-nm 두께 HfO2/30-nm 두께 SiO2 적층 게이트 절연막을 포함한 최적화된 a-AZTO(a-A3ZTO, 6.5% Al 양이온 분율) TFT는 아집적 스윙(subthreshold swing)이 81 mV/decade, 문턱전압(threshold voltage)이 −0.30 V, 포화 이동도(saturation mobility)가 6.07 cm2/(V s)였다. 또한 a-A3ZTO TFT는 TiN 소스/드레인 전극을 사용했을 때 접촉 저항(contact resistance)이 11.7 kΩ으로, 무도핑 a-ZTO TFT(12.1 kΩ)보다 낮았다. 아울러 a-A3ZTO TFT는 1000 s의 스트레스 시간 후, 음의 바이어스 스트레스 및 양의 바이어스 스트레스에서 각각 문턱전압 이동이 −0.20 V 및 0.60 V로 나타나 무도핑 a-ZTO TFT에 비해 바이어스 스트레스 안정성이 향상되었다. 이러한 향상된 안정성은 a-A3ZTO 채널에서 산소 공공(oxygen vacancy) 농도가 감소하고, 채널의 배면(back surface)에 얇은 Al2O3 층이 존재하기 때문으로 설명된다.

*본 초록은 AI를 통해 원문을 번역한 내용입니다. 정확한 내용은 하기 원문에서 확인해주세요.