Improving carrier mobility of polycrystalline Ge by Sn doping.
Improving carrier mobility of polycrystalline Ge by Sn doping.
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DOI：
10.1038/s41598-018-33161-z
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发表时间：
2018-10-04
影响因子：
4.6
通讯作者：
Toko K
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Moto K;Yoshimine R;Suemasu T;Toko K
为了提高电子器件的性能，最近广泛的研究工作集中在将 Sn 掺入 Ge 中的效果。在本工作中，我们研究了Ge1−xSnx前驱体的Sn成分x（0 ≤ x ≤ 0.12）和沉积温度Td（50 ≤ Td ≤ 200 ℃）如何影响随后的固相结晶。当加入略高于Sn在Ge中的溶解度极限的3.2％Sn时，晶粒尺寸增大并且晶界势垒减小，从而将空穴迁移率从80增加到250cm2/Vs。此外，在Td=125℃时，空穴迁移率达到380cm2/Vs，这初步归因于致密非晶GeSn前驱体的形成。这是在 500°C 以下形成的绝缘体上的半导体薄膜的最高空穴迁移率。因此，这些结果证明了多晶 Ge 中 Sn 掺杂的有用性以及掺入 Sn 时温度的重要性。这些发现使得制造包括高速薄膜晶体管在内的先进的基于Ge的器件成为可能。
To improve the performance of electronic devices, extensive research efforts have recently focused on the effect of incorporating Sn into Ge. In the present work, we investigate how Sn composition x (0 ≤ x ≤ 0.12) and deposition temperature Td (50 ≤ Td ≤ 200 °C) of the Ge1−xSnx precursor affect subsequent solid-phase crystallization. Upon incorporating 3.2% Sn, which is slightly above the solubility limit of Sn in Ge, the crystal grain size increases and the grain-boundary barrier decreases, which increases the hole mobility from 80 to 250 cm2/V s. Furthermore, at Td = 125 °C, the hole mobility reaches 380 cm2/V s, which is tentatively attributed to the formation of a dense amorphous GeSn precursor. This is the highest hole mobility for semiconductor thin films on insulators formed below 500 °C. These results thus demonstrate the usefulness of Sn doping of polycrystalline Ge and the importance of temperature while incorporating Sn. These findings make it possible to fabricate advanced Ge-based devices including high-speed thin-film transistors.
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