Vakuumfreies, flüssigkeitsmetallgedrucktes 2D-Indium-Zinn-Oxid-Dünnschichttransistor für Oxid-Inverter

Ein kostengünstiger, vakuumfreier, flüssigkeitsmetallgedruckter zweidimensionaler (2D) (∼1,9 nm dick) zinn-dotierter Indiumoxid (ITO) Dünnschichttransistor (TFT) wurde bei einer maximalen Prozesstemperatur von 200 °C entwickelt. Eine großflächige 2D-ITO-Kanal-Schicht mit einer Elektronendichte von ∼1,2 × 10^19 cm-3 wurde in einer umgebenden Atmosphäre hergestellt. Der 2D-ITO-TFT arbeitete im vollen Entzug mit einer Einschaltspannung von -2,1 V und zeigte gute TFT-Geräteeigenschaften wie eine hohe Sättigungsmobilität von ∼27 cm² V-1 s-1, eine kleine Subthreshold-Neigung von -1 und ein großes On/Off-Stromverhältnis von >10^9. Die Simulation der TFT-Geräteanalyse ergab, dass die Leistungen des 2D-ITO-TFT durch flache akzeptorähnliche Defekte im Gap, die sich im Midgap-Bereich über 1,0 eV unterhalb des Minimums des Leitungsbands verbreiten, kontrolliert wurden. Eine nachfolgende thermische Nachbehandlung passte die Elektronendichte des 2D-ITO-Kanals an und ermöglicht es, sowohl Enhancement- als auch Depletion-Modus 2D-ITO-TFTs zu erzeugen. Ein vollständiger Signalschwingungs-null-VGS-Last n-Typ-Metalloxid-Halbleiter (NMOS) Inverter, der aus Depletionslast/Enhancement-Treiber 2D-ITO-TFTs und einem komplementären Inverter mit p-Kanal 2D-SnO-TFT bestand, wurde erfolgreich unter Verwendung aller 2D-Oxid-TFTs demonstriert.