In particolare, si tratta di transistor amorfi a film sottile di ossido di indio e gallio (a-IGZO) che vengono proposti per una forma di DRAM, dove la densità di memoria può essere aumentata impilando i transistor.
Il problema è che la resistenza dell'interfaccia tra gli elettrodi metallici e il canale IGZO può essere eccessiva.
È noto che l'introduzione dell'idrogeno nell'interfaccia può apportare modifiche che riducono permanentemente questa resistenza dell'interfaccia e, secondo Tokyo Tech, sono stati trovati in precedenza modi per diffondere il gas attraverso gli strati superiori fino alle interfacce, ma sono processi a più fasi, e non sono pratici con transistor a film sottile impilati.
Il team di Tokyo ha scelto il palladio come metallo di contatto di origine e drenaggio, che è insolitamente bravo ad assorbire l'idrogeno tra i suoi atomi.
Finché gli elettrodi raggiungono la superficie degli strati da qualche parte vicino al transistor, il palladio agisce come uno stoppino, conducendo l'idrogeno alle interfacce cruciali dall'interno del metallo.
"Questo metodo richiede un metallo che abbia un'elevata velocità di diffusione dell'idrogeno e una solubilità dell'idrogeno per abbreviare i tempi di post-trattamento e ridurre le temperature di lavorazione", ha affermato il ricercatore Masatake Tsuji, del Centro di ricerca MDX per la strategia degli elementi di Tokyo Tech. “Abbiamo utilizzato il palladio poiché svolge il duplice ruolo di catalizzare la dissociazione e il trasporto dell’idrogeno, rendendolo il materiale più adatto per l’iniezione di idrogeno nei semiconduttori di ossido amorfo a basse temperature, anche a contatti interni profondi”.
In una prova di concetto, sono stati fabbricati transistor a film sottile IGZO con elettrodi di palladio a film sottile e trattati termicamente a 150°C per 10 minuti in un'atmosfera di idrogeno al 5%.
“I test hanno rivelato che la resistenza di contatto dei TFT era ridotta di due ordini di grandezza. Inoltre, la mobilità dei portatori di carica è aumentata da 3.2 cm2/V/s a quasi 20 cm2/V/s”, secondo l’università. “Inoltre, questo metodo ha preservato la stabilità dei TFT, suggerendo l’assenza di effetti collaterali dovuti alla diffusione dell’idrogeno negli elettrodi”.
Per inciso, il team ha scelto ZnO-SiO2 come strato di passivazione sopra i transistor per la sua capacità di bloccare le impurità e l'acqua dai canali e anche di bloccare l'idrogeno in modo che il palladio fosse l'unica via verso l'interfaccia.
Il lavoro è pubblicato come "Approccio alla formazione di una bassa resistenza di contatto sull'interfaccia sepolta nei transistor a film sottile di ossido: utilizzo del percorso dell'idrogeno mediato dal palladio" in ACS Nano.