In this work, the time-dependent behaviors of dual-channel amorphous InGaZnO (a-IGZO) thin-film transistors (TFTs) under negative bias illumination stress (NBIS) are systematically discussed. The dual-channel comprised two different IGZO layers fabricated by tuning the oxygen flow during deposition. The presence of heterojunctions enhanced field-effect mobility by 1.5× owing to the confinement of carriers in buried channels because of an energy barrier. However, after long periods of NBIS stress, the degradation of a-IGZO TFTs resulted in the entrapment of photo-generated electron–hole pairs at interface defects. The conduction path migrated to the surface channel. Results from extracting the hysteresis window and utilizing capacitance–voltage measurements have indicated a channel migration phenomenon due to the entrapment of electrons and holes at the surface and buried channel interfaces.
References
1.
2.
Y.
Shimura
, K.
Nomura
, H.
Yanagi
, T.
Kamiya
, M.
Hirano
, and H.
Hosono
, Thin Solid Films
516
, 5899
(2008
).3.
H.
Ohta
and H.
Hosono
, Mater. Today
7
, 42
(2004
).4.
A.
Suresh
, P.
Gollakota
, P.
Wellenius
, A.
Dhawan
, and J. F.
Muth
, Thin Solid Films
516
, 1326
(2008
).5.
E. M. C.
Fortunato
, L. M. N.
Pereira
, P. M. C.
Barquinha
, A. M. B.
Rego
, G.
Gonçalves
, R. F. P.
Martins
et al, Appl. Phys. Lett.
92
, 222103
(2008
).6.
A.
Suresh
, P.
Wellenius
, A.
Dhawan
, and J.
Muth
, Appl. Phys. Lett.
90
, 123512
(2007
).7.
K.
Nomura
, H.
Ohta
, A.
Takagi
, T.
Kamiya
, M.
Hirano
, and H.
Hosono
, Nature
432
, 488
(2004
).8.
M.
Moreira
, E.
Carlos
, C.
Dias
, J.
Deuermeier
, M.
Pereira
, E.
Fortunato
et al, Nanomaterials
9
, 1273
(2019
).9.
S.
Jeong
, Y. G.
Ha
, J.
Moon
, A.
Facchetti
, and T. J.
Marks
, Adv. Mater.
22
, 1346
(2010
).10.
H.
Xie
, Q.
Wu
, L.
Xu
, L.
Zhang
, G.
Liu
, and C.
Dong
, Appl. Surf. Sci.
387
, 237
(2016
).11.
M.
Zhao
, Z.
Zhang
, Y.
Xu
, D.
Xu
, J.
Zhang
, and Z.
Huang
, Phys. Status Solidi A
217
, 1900773
(2020
).12.
S. I.
Kim
, C. J.
Kim
, J. C.
Park
, I.
Song
, S. W.
Kim
, Y.
Park
et al, in International Electron Device Meeting-Technical Digest
, 2008
, Vol. 73
.13.
X.
Ji
, Y.
Yuan
, X.
Yin
, S.
Yan
, Q.
Xin
, and A.
Song
, IEEE Trans. Electron Devices
69
, 6783
(2022
).14.
K.
Liang
, Y.
Wang
, S.
Shao
, M.
Luo
, V.
Pecunia
, L.
Shao
, Z.
Cui
et al, J. Mater. Chem. C
7
, 6169
(2019
).15.
Y.
Zhang
, H.
Xie
, and C.
Dong
, Micromachines
10
, 779
(2019
).16.
J. C.
Park
and H. N.
Lee
, IEEE Electron Device Lett.
33
, 818
(2012
).17.
J. I.
Kim
, K. H.
Ji
, H. Y.
Jung
, S. Y.
Park
, R.
Choi
, J. K.
Jeong
et al, Appl. Phys. Lett.
99
, 122102
(2011
).18.
W. S.
Liu
, Y. H.
Lin
, C. L.
Huang
, and C. W.
Wang
, IEEE Trans. Electron Devices
64
, 2533
(2017
).19.
Y. H.
Lin
, H.
Faber
, J. G.
Labram
, E.
Stratakis
, L.
Sygellou
, E.
Kymakis
, T. D.
Anthopoulos
et al, Adv. Sci.
2
, 1500058
(2015
).20.
W. S.
AlGhamdi
, A.
Fakieh
, H.
Faber
, Y. H.
Lin
, W. Z.
Lin
, P. Y.
Lu
, T. D.
Anthopoulos
et al, Appl. Phys. Lett.
121
, 233503
(2022
).21.
H.
Faber
, S.
Das
, Y. H.
Lin
, N.
Pliatsikas
, K.
Zhao
, T.
Kehagias
, T. D.
Anthopoulos
et al, Sci. Adv.
3
, e1602640
(2017
).22.
M.
Lee
, J. W.
Jo
, Y. J.
Kim
, S.
Choi
, S. M.
Kwon
, S. P.
Jeon
, S. K.
Park
et al, Adv. Mater.
30
, 1804120
(2018
).23.
C. H.
Ahn
, K.
Senthil
, H. K.
Cho
, and S. Y.
Lee
, Sci. Rep.
3
, 2737
(2013
).24.
T. L.
Chen
, K. C.
Huang
, H. Y.
Lin
, C. H.
Chou
, H. H.
Lin
, and C. W.
Liu
, IEEE Electron Device Lett.
34
, 417
(2013
).25.
C. Y.
Peng
, F.
Yuan
, C. Y.
Yu
, P. S.
Kuo
, M. H.
Lee
, S.
Maikap
, C. W.
Liu
et al, Appl. Phys. Lett.
90
, 012114
(2007
).26.
J.
Li
, S.
Xie
, Z.
Zheng
, Y.
Zhang
, R.
Zhang
, M.
Xu
, and Y.
Zhao
, in International Electron Device Meeting-Technical Digest
, 2016
, Vol. 33
.27.
Y. S.
Huang
, Y. J.
Tsou
, C. H.
Huang
, C. H.
Huang
, H. S.
Lan
, C. W.
Liu
, S.
Kuppurao
et al, IEEE Trans. Electron Devices
64
, 2498
(2017
).28.
M.
Furuta
, D.
Koretomo
, Y.
Magari
, S. G. M.
Aman
, R.
Higashi
, and S.
Hamada
, Jpn. J. Appl. Phys., Part 1
58
, 090604
(2019
).29.
D.
Koretomo
, S.
Hamada
, Y.
Magari
, and M.
Furuta
, Materials
13
, 1935
(2020
).30.
T.
Kamiya
, K.
Nomura
, and H.
Hosono
, J. Disp. Technol.
5
, 462
(2009
).31.
A. H.
Tai
, C. C.
Yen
, T. L.
Chen
, C. H.
Chou
, and C. W.
Liu
, IEEE Trans. Electron Devices
66
, 4188
(2019
).32.
K.
Nomura
, T.
Kamiya
, M.
Hirano
, and H.
Hosono
, Appl. Phys. Lett.
95
, 013502
(2009
).33.
K. H.
Lee
, J. S.
Jung
, K. S.
Son
, J. S.
Park
, T. S.
Kim
, S.
Lee
et al, Appl. Phys. Lett.
95
, 232106
(2009
).34.
T. C.
Chen
, T. C.
Chang
, T. Y.
Hsieh
, C. T.
Tsai
, S. C.
Chen
, M. Y.
Tsai
et al, Thin Solid Films
520
, 1422
(2011
).35.
M. P.
Hung
, D.
Wang
, J.
Jiang
, and M.
Furuta
, ECS Solid State Lett.
3
, Q13
(2014
).36.
J.
Gwang Um
, M.
Mativenga
, P.
Migliorato
, and J.
Jang
, Appl. Phys. Lett.
101
, 113504
(2012
).37.
J. W.
Jo
, Y. H.
Kim
, and S. K.
Park
, Appl. Phys. Lett.
105
, 043503
(2014
).38.
P.
Migliorato
, M. D. H.
Chowdhury
, J. G.
Um
, M.
Seok
, and J.
Jang
, Appl. Phys. Lett.
101
, 123502
(2012
).39.
H.
Oh
, S. M.
Yoon
, M. K.
Ryu
, C. S.
Hwang
, S.
Yang
, and S. H. K.
Park
, Appl. Phys. Lett.
97
, 183502
(2010
).40.
B.
Ryu
, H. K.
Noh
, E. A.
Choi
, and K. J.
Chang
, Appl. Phys. Lett.
97
, 022108
(2010
).41.
M. P.
Hung
, D.
Wang
, T.
Toda
, J.
Jiang
, and M.
Furuta
, ECS J. Solid State Sci. Technol.
3
, Q3023
(2014
).© 2023 Author(s). Published under an exclusive license by AIP Publishing.
2023
Author(s)
You do not currently have access to this content.