In het bijzonder zijn het dunnefilmtransistoren van amorf indium-galliumoxide (a-IGZO) die worden voorgesteld voor een vorm van DRAM, waarbij de geheugendichtheid kan worden vergroot door de transistors te stapelen.
Het probleem is dat de weerstand van het grensvlak tussen metalen elektroden en het IGZO-kanaal excessief kan zijn.
Het is bekend dat het introduceren van waterstof in het grensvlak veranderingen kan bewerkstelligen die deze grensvlakweerstand permanent verminderen, en volgens Tokyo Tech zijn er eerder manieren gevonden om het gas door de bovenste lagen naar de grensvlakken te diffunderen, maar het zijn processen die uit meerdere stappen bestaan. en zijn onpraktisch met gestapelde dunnefilmtransistors.
Het team uit Tokio koos palladium als bron- en afvoercontactmetaal, dat ongebruikelijk goed is in het absorberen van waterstof tussen zijn atomen.
Zolang de elektroden ergens in de buurt van de transistor het oppervlak van de lagen bereiken, fungeert het palladium als een lont, waardoor waterstof van binnenuit in het metaal naar de cruciale grensvlakken wordt geleid.
"Deze methode vereist een metaal met een hoge waterstofdiffusiesnelheid en waterstofoplosbaarheid om de nabehandelingstijden te verkorten en de verwerkingstemperaturen te verlagen", zegt onderzoeker Masatake Tsuji van het MDX Research Center for Element Strategy van Tokyo Tech. "We hebben palladium gebruikt omdat het de dubbele rol vervult van het katalyseren van waterstofdissociatie en -transport, waardoor het het meest geschikte materiaal is voor waterstofinjectie in amorfe oxidehalfgeleiders bij lage temperaturen, zelfs bij diepe interne contacten."
In een proof-of-concept werden IGZO dunnefilmtransistoren met dunnefilmpalladiumelektroden vervaardigd en gedurende 150 minuten bij 10°C in een atmosfeer van 5% waterstof met hitte behandeld.
“Uit tests bleek dat de contactweerstand van de TFT’s met twee ordes van grootte was verminderd. Bovendien is de mobiliteit van de ladingdragers toegenomen van 3.2 cm2/V/s naar bijna 20 cm2/V/s”, aldus de universiteit. “Bovendien behield deze methode de stabiliteit van de TFT’s, wat erop wijst dat er geen bijwerkingen zijn als gevolg van waterstofdiffusie in de elektroden.”
Even terzijde: het team koos voor ZnO-SiO2 als passivatielaag over de transistors vanwege zijn vermogen om onzuiverheden en water uit de kanalen te blokkeren, en ook om waterstof te blokkeren zodat palladium de enige route naar het grensvlak was.
Het werk is gepubliceerd als 'Aanpak van lage contactweerstandsvorming op begraven interface in oxide dunne-filmtransistors: gebruik van palladium-gemedieerde waterstofroute' in ACS Nano.