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Interface studies of N_2 plasma-treated ZnSnO nanowire transistors using low-frequency noise measurements

机译：N_2等离子体处理的ZnSnO纳米线晶体管的界面研究，采用低频噪声测量

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Due to the large surface-to-volume ratio of nanowires, the quality of nanowire-insulator interfaces as well as the nanowire surface characteristics significantly influence the electrical characteristics of nanowire transistors (NWTs). To improve the electrical characteristics by doping or post-processing, it is important to evaluate the interface characteristics and stability of NWTs. In this study, we have synthesized ZnSnO (ZTO) nanowires using the chemical vapor deposition method, characterized the composition of ZTO nanowires using x-ray photoelectron spectroscopy, and fabricated ZTO NWTs. We have characterized the current-voltage characteristics and low-frequency noise of ZTO NWTs in order to investigate the effects of interface states on subthreshold slope (SS) and the noise before and after N_2 plasma treatments. The as-fabricated device exhibited a SS of 0.29 V/dec and Hooge parameter of ～1.20 × 10~(-2). Upon N_2 plasma treatment with N_2 gas flow rate of 40 sccm (20 sccm), the SS improved to 0.12 V/dec (0.21 V/dec) and the Hooge parameter decreased to ～4.99 × 10 ~(-3) (8.14 × 10~(-3)). The interface trap densities inferred from both SS and low-frequency noise decrease upon plasma treatment, with the highest flow rate yielding the smallest trap density. These results demonstrate that the N2 plasma treatment decreases the interface trap states and defects on ZTO nanowires, thereby enabling the fabrication of high-quality nanowire interfaces.
机译：由于纳米线的大的表面体积比，纳米线-绝缘体界面的质量以及纳米线的表面特性极大地影响了纳米线晶体管（NWTs）的电特性。为了通过掺杂或后处理来改善电特性，重要的是评估NWT的界面特性和稳定性。在这项研究中，我们已经使用化学气相沉积法合成了ZnSnO（ZTO）纳米线，使用X射线光电子能谱表征了ZTO纳米线的组成，并制造了ZTO NWT。我们研究了ZTO NWT的电流-电压特性和低频噪声，以研究界面状态对亚阈值斜率（SS）以及N_2等离子体处理前后的噪声的影响。制成的器件的SS为0.29 V / dec，Hooge参数为〜1.20×10〜（-2）。在以40 sccm（20 sccm）的N_2气体流量处理N_2等离子体后，SS改善至0.12 V / dec（0.21 V / dec），Hooge参数降低至〜4.99×10〜（-3）（8.14×10） 〜（-3））。从SS和低频噪声推断出的界面陷阱密度在等离子处理后会降低，最高流速会产生最小的陷阱密度。这些结果表明，N2等离子体处理降低了ZTO纳米线上的界面陷阱状态和缺陷，从而能够制造出高质量的纳米线界面。

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