Device performance of InGaZnO (IGZO) thin film transistors (TFTs) are investigated as a function of hydrogen ion irradiation dose at room temperature. Field effect mobility is enhanced, and subthreshold gate swing is improved with the increase of hydrogen ion irradiation dose, and there is no thermal annealing. The electrical device performance is correlated with the electronic structure of IGZO films, such as chemical bonding states, features of the conduction band, and band edge states below the conduction band. The decrease of oxygen deficient bonding and the changes in electronic structure of the conduction band leads to the improvement of device performance in IGZO TFT with an increase of the hydrogen ion irradiation dose.

1.
H.
Xu
,
D.
Luo
,
M.
Li
,
M.
Xu
,
J.
Zou
,
H.
Tao
,
L.
Lan
,
L.
Wang
,
J.
Peng
, and
Y.
Cao
,
J. Mater. Chem. C
2
,
1255
(
2014
).
2.
T.
Sekitani
,
H.
Nakajima
,
H.
Maeda
,
T.
Fukushima
,
T.
Aida
,
K.
Hata
, and
T.
Someya
,
Nat. Mater.
8
,
494
(
2009
).
3.
J. S.
Park
,
T. W.
Kim
,
D.
Stryakhilev
,
J. S.
Lee
,
S. G.
An
,
Y. S.
Pyo
,
D. B.
Lee
,
Y. G.
Mo
,
D. U.
Jin
, and
H. K.
Chung
,
Appl. Phys. Lett.
95
,
013503
(
2009
).
4.
S.
Shi
,
D.
Wang
,
J.
Yang
,
W.
Zhou
,
Y.
Li
,
T.
Sun
, and
K.
Nagayama
, in
Proc. SID Int. Symp. Dig. Tech. Papers
45
,
330
(
2014
).
5.
W. B.
Jackson
,
R. L.
Hoffman
, and
G. S.
Herman
,
Appl. Phys. Lett.
87
,
193503
(
2005
).
6.
C.
Chappert
,
H.
Bernas
,
J.
Ferré
,
V.
Kottler
,
J.-P.
Jamet
,
Y.
Chen
,
E.
Cambril
,
T.
Devolder
,
F.
Rousseaux
,
V.
Mathet
, and
H.
Launois
,
Science
280
,
1919
(
1998
).
7.
K.
Nordlund
,
J.
Keinonen
, and
T.
Mattila
,
Phys. Rev. Lett.
77
,
699
(
1996
).
8.
A.
Benyagoub
,
Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B
206
,
132
(
2003
).
9.
C. S.
Yeo
,
K. B.
Chung
,
J. S.
Park
, and
J. H.
Song
,
J. Korean Phys. Soc.
60
,
L307
(
2012
).
10.
C. S.
Yeo
,
K.-B.
Chung
,
J. H.
Song
,
K. H.
Chae
,
J.-S.
Park
,
J.-H.
Song
,
S. H.
Park
, and
M.-H.
Cho
,
J. Korean Phys. Soc.
62
,
781
(
2013
).
11.
W.
Chen
,
S.
Lo
,
S.
Kao
,
H.
Zan
,
C.
Tsai
,
J.
Lin
,
C.
Fang
, and
C.
Lee
,
IEEE Electron Device Lett.
32
,
1552
(
2011
).
12.
J. H.
Kim
,
U. K.
Kim
,
Y. J.
Chung
, and
C. S.
Hwang
,
Appl. Phys. Lett.
98
,
232102
(
2011
).
13.
C. C.
Lo
and
T. E.
Hsieh
,
ECS Trans.
45
,
239
(
2012
).
14.
N. C.
Su
,
S. J.
Wang
, and
A.
Chin
,
IEEE Electron. Device Lett.
30
,
1317
(
2009
).
15.
D. W.
Greve
,
Field Effect Devices and Application: Devices for Portable, Low-power, and Imaging Systems
, 1st ed. (
Prentice-Hall
,
Englewood Cliffs, NJ
,
1998
).
16.
M. K.
Ryu
,
S. H.
Yang
,
S. H. K.
Park
,
C. S.
Hwang
, and
J. K.
Jeong
,
Appl. Phys. Lett.
95
,
072104
(
2009
).
17.
T.
Ishida
,
H.
Kobayashi
, and
Y.
Nakako
,
J. Appl. Phys.
73
,
4344
(
1993
).
18.
S. Y.
Park
,
K. H.
Ji
,
H. Y.
Jung
,
J. I.
Kim
,
R. N.
Choi
,
K. S.
Son
,
M. K.
Ryu
,
S. Y.
Lee
, and
J. K.
Jeong
,
Appl. Phys. Lett.
100
,
162108
(
2012
).
19.
K. B.
Chung
,
J. P.
Long
,
H.
Seo
,
G.
Lucovsky
, and
D.
Nordlund
,
J. Appl. Phys.
106
,
074102
(
2009
).
20.
D. Y.
Cho
,
J. W.
Song
,
K. D.
Na
,
C. S.
Hwang
,
J. H.
Jeong
,
J. K.
Jeong
, and
Y. G.
Mo
,
Appl. Phys. Lett.
94
,
112112
(
2009
).
21.
K.
Nomura
,
T.
Kamiya
,
H.
Ohta
,
T.
Uruga
,
M.
Hirano
, and
H.
Hosono
,
Phys. Rev. B
75
,
035212
(
2007
).
22.
D.-Y.
Cho
,
K.-B.
Chung
,
S.-I.
Na
, and
H.-K.
Kim
,
J. Phys. D
46
,
295305
(
2013
).
23.
H.-W.
Park
,
J.-S.
Park
,
J. H.
Lee
, and
K.-B.
Chung
,
Electrochem. Solid State Lett.
15
,
H133
(
2012
).
You do not currently have access to this content.