研究目的
研究氮掺杂非晶铟镓锌氧(a-IGZO:N)薄膜中的化学键及其对薄膜晶体管(TFTs)稳定性的影响。
研究成果
a-IGZO:N薄膜中低氮掺杂（N2流量=1 sccm）能形成稳定的Ga-N键且缺陷较少，可抑制氧空位变化并提升薄膜晶体管在偏压和热应力下的稳定性。高氮掺杂会引入稳定性较差的In-N和Zn-N键及过量缺陷，导致稳定性下降。建议采用最佳氮掺杂方案以实现稳定a-IGZO:N薄膜晶体管的大规模生产。
研究不足
该研究聚焦于特定范围的氮气流量（0-40 sccm），可能未涵盖所有可能的掺杂浓度。高氮掺杂会导致器件性能下降，限制实际应用。其机制可能特定于所采用的制备条件。
1：实验设计与方法选择：
本研究采用X射线光电子能谱仪（XPS）表征a-IGZO:N薄膜中的化学键。通过射频磁控溅射制备沟道层、直流磁控溅射制备电极，构建倒置交错结构a-IGZO:N薄膜晶体管并进行退火处理，使用半导体分析仪进行电学测量。
2：样品选择与数据来源：
样品制备于重掺杂p型硅衬底（热氧化SiO2栅绝缘层）。通过调节氮气流量（0-40 sccm）沉积不同配比的a-IGZO:N薄膜。
3：实验设备与材料清单：
主要设备包括配备Mg靶的Thermal-Fisher ESCALAB 250型XPS、Keithley 4200半导体分析仪、射频/直流磁控溅射系统及退火炉；材料包含p型硅片、SiO
4：a-IGZO:
N薄膜、ITO薄膜及Ar/N2混合气体。
5：实验流程与操作规范：
采用掩模版图案化沉积薄膜，经698K恒温退火1小时。XPS测试在室温下完成，电学测试以10V漏压扫描-20V至40V栅压。实验包含偏压应力测试（PBS和NBS）及热稳定性测试。
6：数据分析方法：
通过高斯拟合解析XPS谱图，计算子峰面积比（AR），基于阈值电压偏移理论模型提取缺陷形成能（W）。
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获取完整内容-
X-ray photoelectron spectrometer
ESCALAB 250
Thermal-Fisher
Characterize chemical bonds and N-doping concentration in a-IGZO:N films
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Semiconductor analyzer
4200
Keithley
Perform electrical measurements, obtain transfer curves of TFTs
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RF sputtering system
Deposit a-IGZO:N thin films
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DC sputtering system
Deposit ITO films as source/drain electrodes
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Heavily doped p-type silicon wafer
Serve as gate substrate
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Indium tin oxide film
ITO
Serve as source/drain electrodes
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