The Nature of the Oxygen Vacancy in Amorphous Oxide Semiconductors: Shallow Versus Deep

DOI：10.1002/pssb.201800486 期刊：physica status solidi (b) 出版年份：2018 更新时间：2025-09-09 09:28:46

摘要： Using first-principles calculation, we investigate the nature of oxygen vacancy (VO), namely shallow versus deep, in the amorphous oxide semiconductor InGaZnO4 (a-IGZO), which has not been fully clarified despite its technological importance. Oxygen-deficient amorphous models are generated through the hybrid functional molecular dynamics (MD) simulations that allow for finding stable VO configurations while minimizing computational approximations. From eight independent models, we consistently find that VO serves as the shallow donor, increasing the Fermi level above the conduction band minimum. For comparison purpose, we also generate deep VO models by charging the system during MD simulations. It is found that deep VO is higher in the formation energy than shallow VO, confirming that shallow VO is the preferred type of oxygen vacancies in a-IGZO.

关键词： hybrid functional computational physics InGaZnO4 oxygen vacancy density functional theory

作者： Hochul Song，Gijae Kang，Youngho Kang，Seungwu Han

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研究概述实验方案设备清单

研究目的

Investigating the nature of oxygen vacancy (VO), namely shallow versus deep, in the amorphous oxide semiconductor InGaZnO4 (a-IGZO).

研究成果

The majority of oxygen vacancies acts as shallow donors in a-IGZO, which may help to resolve the stability problems of AOS thin film transistors.

研究不足

The small supercell size may prohibit clear-cut distinction of the defect type due to electronic coupling between highly dispersive conduction state and localized state.

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