Origen de las inestabilidades del voltaje umbral en transistores de óxido de indio

Área de la Ciencia:

• Ciencia de Materiales
• Ingeniería Eléctrica
• Física de Semiconductores

Sus antecedentes:

• Los semiconductores de óxido ofrecen procesabilidad a baja temperatura para circuitos integrados 3D.
• Los problemas de fiabilidad bajo estrés dificultan la aplicación de semiconductores de óxido.
• Los transistores de óxido de indio (In₂O₃) ultradelgados presentan una inestabilidad crítica.

Objetivo del estudio:

• Investigar los mecanismos de inestabilidad en transistores de In₂O₃ ultradelgados.
• Identificar el papel del oxígeno adsorbido en la superficie en la deriva del voltaje umbral (Vₜ).
• Desarrollar un modelo unificado para las inestabilidades de Vₜ y la dinámica de recuperación.

Principales métodos:

• Fabricación y caracterización de transistores de In₂O₃ ultradelgados.
• Análisis de los desplazamientos del voltaje umbral bajo diversas perturbaciones (UV/rayos X, estrés térmico, de polarización).
• Desarrollo y validación de un modelo cinético unificado para la inestabilidad de Vₜ.

Principales resultados:

• Las derivas del voltaje umbral (Vₜ) en transistores de In₂O₃ están relacionadas con el oxígeno adsorbido en la superficie.
• El oxígeno ambiental modula la conductividad del In₂O₃ y rige la Vₜ.
• Un modelo cinético unificado describe con precisión la inestabilidad de Vₜ y muestra una dinámica de recuperación independiente del estímulo.

Conclusiones:

• El oxígeno superficial es un factor crítico que afecta la fiabilidad de los transistores de In₂O₃.
• El modelo cinético propuesto ofrece una descripción física genérica de las inestabilidades de Vₜ.
• Los conocimientos adquiridos son vitales para el diseño de dispositivos electrónicos y optoelectrónicos estables basados en óxido.