A1 Alkuperäisartikkeli tieteellisessä aikakauslehdessä
Low-Temperature Atomic Layer Deposition of High-k SbOx for Thin Film Transistors (2022)

Yang, J., Bahrami, A., Ding, X., Zhao, P., He, S., Lehmann, S., Laitinen, M., Julin, J., Kivekäs, M., Sajavaara, T., & Nielsch, K. (2022). Low-Temperature Atomic Layer Deposition of High-k SbOx for Thin Film Transistors. Advanced Electronic Materials, 8(7), Article 2101334. https://doi.org/10.1002/aelm.202101334

JYU-tekijät tai -toimittajat

Julkaisun tiedot

Julkaisun kaikki tekijät tai toimittajat: Yang, Jun; Bahrami, Amin; Ding, Xingwei; Zhao, Panpan; He, Shiyang; Lehmann, Sebastian; Laitinen, Mikko; Julin, Jaakko; Kivekäs, Mikko; Sajavaara, Timo; et al.

Lehti tai sarja: Advanced Electronic Materials

ISSN: 2199-160X

eISSN: 2199-160X

Julkaisuvuosi: 2022

Ilmestymispäivä: 04.03.2022

Volyymi: 8

Lehden numero: 7

Artikkelinumero: 2101334

Kustantaja: Wiley-VCH Verlag

Julkaisumaa: Saksa

Julkaisun kieli: englanti

DOI: https://doi.org/10.1002/aelm.202101334

Julkaisun avoin saatavuus: Muulla tavalla avoin

Julkaisukanavan avoin saatavuus: Osittain avoin julkaisukanava

Julkaisu on rinnakkaistallennettu (JYX): https://jyx.jyu.fi/handle/123456789/82795

Tiivistelmä

SbOx thin films are deposited by atomic layer deposition (ALD) using SbCl5 and Sb(NMe2)3 as antimony reactants and H2O and H2O2 as oxidizers at low temperatures. SbCl5 can react with both oxidizers, while no deposition is found to occur using Sb(NMe2)3 and H2O. For the first time, the reaction mechanism and dielectric properties of ALD-SbOx thin films are systematically studied, which exhibit a high breakdown field of ≈4 MV cm−1 and high areal capacitance ranging from 150 to 200 nF cm−2, corresponding to a dielectric constant ranging from 10 to 13. The ZnO semiconductor layer is integrated into a SbOx dielectric layer, and thin film transistors (TFTs) are successfully fabricated. A TFT with a SbOx dielectric layer deposited at 200 °C from Sb(NMe2)3 and H2O2 presents excellent performance, such as a field effect mobility (µ) of 12.4 cm2 V−1 s−1, Ion/Ioff ratio of 4 × 108, subthreshold swing of 0.22 V dec−1, and a trapping state (Ntrap) of 1.1 × 1012 eV−1 cm−2. The amorphous structure and high areal capacitance of SbOx boosts the interface between the semiconductor and dielectric layer of TFT devices and provide a strong electric field for electrons to improve the device mobility.

YSO-asiasanat: atomikerroskasvatus; ohutkalvot; antimoni; oksidit; kylmäfysiikka; transistorit

Vapaat asiasanat: atomic layer deposition; high-k dielectric; low temperature; oxide semiconductor; ToF-ERDA

Liittyvät organisaatiot

Hankkeet, joissa julkaisu on tehty

OKM-raportointi: Kyllä

Raportointivuosi: 2022

Alustava JUFO-taso: 2