هندسة الخصائص الكهربائية لرقائق شبه موصل من أكسيد الانديوم جاليوم زنك
DOI:
https://doi.org/10.59743/aujas.v6i4.960الكلمات المفتاحية:
رقائق أكسيد الانديوم جاليوم زنك، مقاومة الرقائق، حركة الناقلات، الترسيب الفيزيائي بمصدر ترددي راديوي، المعالجة بالليزرالملخص
تم دراسة تأثير ظروف الترسيب الفيزيائي والمعالجة بالليزر على الخصائص الكهربائية لرقائق شبه موصل من أكسيد الانديوم جاليوم زنك (IGZO) الرقيقة. تم تحضير رقائق IGZOبسمك 50 نانو ميتر عن طريق الترسيب الفيزيائي بمصدر ترددي راديوي بدون أي تسخين (عند درجة حرارة الغرفة) وبعد ذلك تم معالجتها بالليزر في الهواء ودرجة الحرارة المحيطة من أجل تعزيز الخصائص الكهربائية. تم إجراء المعالجة بالليزر من نوع ليزر فلوريد الكريبتون بطول موجي ((λ = 248 nm بنبضة واحدة على مدى من كثافة طاقة يصل إلى 175 مللي جول لكل سم2. تم اختبار الخصائص الكهربائية لرقائق IGZO المعالجة بالليزر عن طريق مجس بأربع نقاط (4PP) وقياسات تأثير هولHall effect) ). أظهرت النتائج أن المعالجة بالليزر هي تقنية فعالة لضبط والتحكم في الخصائص الكهربائية لطبقة IGZO الرقيقة المصنوعة في درجة حرارة الغرفة بتأثير يعتمد على المتغيرات المستخدمة في تحضير الرقائق باستخدام الترسيب الفيزيائي. حيث كانت مقاومة الرقائق (sheet resistance) عالية جدا أعلى من 5 ميقا اوم / مربع sq)/Ω) والتي انخفضت إلى حوالي %10± 500 اوم / مربع بعد المعالجة بالليزر. أظهرت النتائج أيضاً إمكانية الحصول على حركة ناقلات تحت تأثير هول (Hall Effect mobility) تبلغ حوالي cm2/Vs14 وتركيز ناقلات حوالي 3×1019/cm3 بعد المعالجة بالليزر مما يجعل رقائق IGZO مناسبة كطبقة مادة شبه موصلة للترانزستورات الرقيقة الشفافة (TTFTs) وقابلة للتطبيق على الإلكترونيات المرنة التي تتطلب تصنيع عند درجة حرارة منخفضة.
المراجع
H. Yabuta, M. Sano, K. Abe, T. Aiba, T. Den, H. Kumomi, K. Nomura, T. Kamiya and H. Hosono, High-mobility thin-film transistor with amorphous InGaZnO channel fabricated by room temperature rf-magnetron sputtering, Appl. Phys. Lett., vol. 89, 2006, pp. 112123.
K. Nomura, H. Ohta, A. Takagi, T. Kamiya, M. Hirano and H. Hosono, Room-temperature fabrication of transparent flexible thin-film transistors using amorphous oxide semiconductors, Nature, vol. 432, 2004, pp. 488-492.
T. Kamiya, K. Nomura and H. Hosono, Origins of High Mobility and Low Operation Voltage of Amorphous Oxide TFTs: Electronic Structure, Electron Transport, Defects and Doping, Journal of Display Technology, vol. 5, 2009, pp. 468-483.
H. Hosono, K. Nomura, Y. Ogo, T. Uruga and T. Kamiya, Factors controlling electron transport properties in transparent amorphous oxide semiconductors, J. Non Cryst. Solids, vol. 354, 2008, pp. 2796-2800, 5/1.
H. Hosono, Ionic amorphous oxide semiconductors: Material design, carrier transport, and device application, J. Non Cryst. Solids, vol. 352, 2006, pp. 851-858.
J. S. Park, W. J. Maeng, H. S. Kim and J. S. Park, Review of recent developments in amorphous oxide semiconductor thin-film transistor devices, Thin Solid Films, vol. 520,2012, pp. 1679-1693.
J. Y. Kwon, K. S. Son, J. S. Jung, T. S. Kim, M. K. Ryu, K. B. Park, B. W. Yoo, J. W. Kim, Y. G. Lee and K. C. Park, "Bottom-gate gallium indium zinc oxide thin-film transistor array for high-resolution AMOLED display,Electron Device Letters, IEEE, vol. 29, 2008, pp. 1309-1311.
C. J. Kim, D. Kang, I. Song, J. C. Park, H. Lim, S. Kim, E. Lee, R. Chung, J. C. Lee and Y. Park, Highly stable Ga2O3-In2O3-ZnO TFT for active-matrix organic light-emitting diode display application, in Electron Devices Meeting, 2006. IEDM'06. International, 2006, pp. 1-4.
C. Tsakonas, W. Cranton, F. Li, K. Abusabee, A. Flewitt, D. Koutsogeorgis, et al. Intrinsic photoluminescence from low temperature deposited zinc oxide thin films as a function of laser and thermal annealing. Journal of Physics D: Applied Physics;vol,46(9),2013,95305.
C. Tsakonas, V. L. Kuznetsov, W. M. Cranton, , N. Kalfagiannis, K. M. Abusabee, D. C. Koutsogeorgis, N. Abeywickrama, and P. P. Edwards, Low temperature sputter-deposited ZnO films with enhanced Hall mobility using excimer laser post-processing. Journal of Physics D: Applied Physics, vol,50 (48), 2017, 485306.
S. O. Elhamali , W. M. Cranton, N. Kalfagiannis , X. Hou , R. Ranson , and D. C. Koutsogeorgis, Enhanced electrical and optical properties of room temperature deposited Aluminium doped Zinc Oxide (AZO) thin films by excimer laser annealing, Optics and Lasers in Engineering, vol. 80, 2016, pp 45-51.
K. M. Abusabee, K. M. Alajel, S. O. Elhamali, Excimer Laser Processing Of IGZO Thin Films For Transparent TFTs. AIJR Proceedings of First Conference for Engineering Sciences and Technology(CEST – 2018),September 25-27 2018 vol.1, pp 233-243.
P. Carcia, R. McLean and M. Reilly, Oxide engineering of ZnO thin‐film transistors for flexible electronics, Journal of the Society for Information Display, vol. 13, 2005, pp. 547-554.
P. Carcia, R. McLean, M. Reilly and G. Nunes, Transparent ZnO thin-film transistor fabricated by rf magnetron sputtering, Appl. Phys. Lett., vol. 82, 2003, pp. 1117-1119.
A. Takagi, K. Nomura, H. Ohta, H. Yanagi, T. Kamiya, M. Hirano and H. Hosono, Carrier transport and electronic structure in amorphous oxide semiconductor, a- InGaZnO4, Thin Solid Films, vol. 486, 2005, pp. 38-41.
J. Chang, H. Wang and M. Hon, Studying of transparent conductive ZnO: Al thin films by RF reactive magnetron sputtering, J. Cryst. Growth, vol. 211, 2000, pp. 93-97.
M. Nakata, K. Takechi, S. Yamaguchi, E. Tokumitsu, H. Yamaguchi and S. Kaneko, Effects of excimer laser annealing on InGaZnO4 thin-film transistors having different active-layer thicknesses compared with those on polycrystalline silicon, Jpn J ApplPhys, vol. 48, 2009, pp. 115505-115505-6.
M. Nakata, K. Takechi, K. Azuma, E. Tokumitsu, H. Yamaguchi and S. Kaneko, Improvement of InGaZnO4 thin film transistors characteristics utilizing excimer laser annealing, Applied Physics Express, vol. 2, pp. 1102, 2009.
C.-Y. Tsay and T.-T. Huang, Improvement of physical properties of IGZO thin films prepared by excimer laser annealing of sol–gel derived precursor films, Mater. Chem. Phys, vol.140, 2013, pp 365-372.
التنزيلات
منشور
كيفية الاقتباس
إصدار
القسم
الرخصة
الحقوق الفكرية (c) 2021 خيري مفتاح ابوصبيع، سالم عمر الهمالى، خالد محمد العجيلى، على عبد السلام تمتوم
هذا العمل مرخص بموجب Creative Commons Attribution 4.0 International License.
تتعلق الحقوق بنشر وتوزيع البحوث المنشورة في مجلة الجامعة الأسمرية، حيث توضح للمؤلفين الذين نشروا مقالاتهم في مجلة الجامعة الأسمرية، كيفية استخدام أو توزيع مقالاتهم، والاحتفاظ بجميع حقوقهم في المصنفات المنشورة، مثل (على سبيل المثال لا الحصر) الحقوق التالية:
- حقوق الطبع والنشر وحقوق الملكية الأخرى المتعلقة بالمقال المقدم، مثل حقوق براءات الاختراع.
- استخدام البحث المنشور في مجلة الجامعة الأسمرية في الأعمال المستقبلية الخاصة بالمؤلفين، بما في ذلك المحاضرات والكتب، والحق في إعادة إنتاج المقالات لأغراضهم الخاصة، والحق في الأرشفة الذاتية لمقالاتهم.
- الحق في الدخول في مقال منفصل، أو للتوزيع غير الحصري لمقالاتهم مع الإقرار بنشره الأولي في مجلة الجامعة الأسمرية.
الحقوق الفكرية: وفق الرخصة الدولية للأعمال الإبداعية المشاعة، النسخة 4.0.
بيان الخصوصية: سيتم استخدام الأسماء وعناوين البريد الإلكتروني التي تم إدخالها في موقع مجلة الجامعة الأسمرية للأغراض المذكورة فقط والتي استخدمت من أجلها.
