Influência da razão estequiométrica Zn:Sn nas propriedades elétricas de transistores de filme fino de óxido de zinco e estanho processados em solução

Abstract

O crescente interesse por transistores de filme fino à base de óxidos metálicos deve-se às suas excelentes propriedades eletrônica e optoeletrônicas, que os tornam promissores para aplicações em eletrônica transparente e flexível. Entre os diversos óxidos investigados, o óxido de zinco e estanho (ZTO) destaca-se como um semicondutor do tipo-n devido a sua alta mobilidade eletrônica, alta transparência ótica, flexibilidade e excelentes características de transporte, além de ser uma boa opção ambiental. Devido a combinação de determinadas razões estequiométricas entre zinco e estanho formarem um sólido amorfo, este trabalho estuda como razões distintas da composição atômica de Zn:Sn afetam as propriedades elétricas de transistores de filme fino (TFTs) de óxido de zinco e estanho processados por solução. A performance dos transistores foi analisada pela caracterização de propriedades elétricas, como curvas de transferência e de saída, para obter os parâmetros de mobilidade de saturação, tensão de limiar e inclinação sublimiar (subthreshold swing), para as diferentes estequiometrias e temperaturas. Os resultados obtidos indicam que a temperatura influência as propriedades elétricas dos TFTs de ZTO, e que as concentrações mais promissoras foram as com razões Zn:Sn próximas de 1:1.

The growing interest in metal oxide–based thin-film transistors (TFTs) arises from their excellent electronic and optoelectronic properties, which make them promising candidates for applications in transparent and flexible electronics. Among the various oxides investigated, zinc tin oxide (ZTO) stands out as an n-type semiconductor due to its high electron mobility, optical transparency, flexibility, excellent transport characteristics, and environmentally friendly nature. Since certain stoichiometric ratios between zinc and tin can lead to the formation of an amorphous solid, this study investigates how different Zn:Sn atomic ratios affect the electrical properties of solution-processed ZTO TFTs. The transistor performance was analyzed through electrical characterization, including transfer and output curves, in order to extract key parameters such as saturation mobility, threshold voltage, and subthreshold swing for different stoichiometries and temperatures. The results indicate that temperature significantly influences the electrical behavior of ZTO TFTs, and that the most promising compositions correspond to Zn:Sn ratios close to 1:1.