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SCIE
SCOPUS
The electron trap parameter extraction-based investigation of the relationship between charge trapping and activation energy in IGZO TFTs under positive bias temperature stress
저자
Rhee, Jihyun ; Choi, Sungju ; Kang, Hara ; Kim, Jae-Young ; Ko, Daehyun ; Ahn, Geumho ; Jung, Haesun ; Choi, Sung-Jin ; Myong Kim, Dong ; Kim, Dae Hwan
발행기관
학술지명
권호사항
발행연도
2018
작성언어
-주제어
등재정보
SCI,SCIE,SCOPUS
자료형태
학술저널
수록면
90-95(6쪽)
제공처
<P><B>Abstract</B></P> <P>Experimental extraction of the electron trap parameters which are associated with charge trapping into gate insulators under the positive bias temperature stress (PBTS) is proposed and demonstrated for the first time in amorphous indium-gallium-zinc-oxide thin-film transistors. This was done by combining the PBTS/recovery time-evolution of the experimentally decomposed threshold voltage shift (ΔV<SUB>T</SUB>) and the technology computer-aided design (TCAD)-based charge trapping simulation. The extracted parameters were the trap density (N<SUB>OT</SUB>) = 2.6×10<SUP>18</SUP> cm<SUP>−3</SUP>, the trap energy level (ΔE<SUB>T</SUB>) = 0.6 eV, and the capture cross section (σ<SUB>0</SUB>) = 3 × 10<SUP>−19</SUP> cm<SUP>2</SUP>.</P> <P>Furthermore, based on the established TCAD framework, the relationship between the electron trap parameters and the activation energy (E<SUB>a</SUB>) is comprehensively investigated. It is found that E<SUB>a</SUB> increases with an increase in σ<SUB>0</SUB>, whereas E<SUB>a</SUB> is independent of N<SUB>OT</SUB>. In addition, as ΔE<SUB>T</SUB> increases, E<SUB>a</SUB> decreases in the electron trapping-dominant regime (low ΔE<SUB>T</SUB>) and increases again in the Poole–Frenkel (PF) emission/hopping-dominant regime (high ΔE<SUB>T</SUB>). Moreover, our results suggest that the cross-over ΔE<SUB>T</SUB> point originates from the complicated temperature-dependent competition between the capture rate and the emission rate. The PBTS bias dependence of the relationship between E<SUB>a</SUB> and ΔE<SUB>T</SUB> suggests that the electric field dependence of the PF emission-based electron hopping is stronger than that of the thermionic field emission-based electron trapping.</P> <P><B>Highlights</B></P> <P> <UL> <LI> The use of ΔV<SUB>T</SUB> de-embedded from the measured PBTS ΔV<SUB>T</SUB> which is associated only with the charge trapping into gate insulator. </LI> <LI> Detailed and clear procedure of extracting the gate insulator electron trap parameters in IGZO thin-film transistors. </LI> <LI> Analysis of the relationship between activation energy and electron trap parameters. </LI> <LI> Useful in the joint-optimization of gate insulator and active films in highly stable IGZO thin-film transistors. </LI> </UL> </P>
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