MOCVD-derived highly transparent, conductive zinc- and tin-doped indium oxide thin films: Precursor synthesis, metastable phase film growth and characterization, and application as anodes in polymer light-emitting diodes

Journal of the American Chemical Society

Volumn 127, Issue 15, 2005, Pages 5613-5624

  Ni, Jun ^a   Yan, He ^a   Wang, Anchuang ^a   Yang, Yu ^a   Stern, Charlotte L ^a   Metz, Andrew W ^a   Jin, Shu ^a   Wang, Lian ^a   Marks, Tobin J ^a   Ireland, John R ^b   Kannewurf, Carl R ^b  

^a NORTHWESTERN UNIVERSITY   (United States)

^b Northwestern University   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

LIGHT EMITTING DIODES; METALLORGANIC CHEMICAL VAPOR DEPOSITION; MONOMERS; SEMICONDUCTOR DOPING; THERMODYNAMIC STABILITY; THIN FILMS; X RAY DIFFRACTION ANALYSIS;

BIS(HEXAFLUOROACETYLACETONATO)ZINC; CURRENT EFFICIENCIES; DIAMINE ADDUCTS; ZINC-AND TIN-DOPED INDIUM OXIDE;

SEMICONDUCTING INDIUM COMPOUNDS;

BIS(1,1,1,5,5,5 HEXAFLUORO 2,4 PENTADIONATO)(N,N DIETHYLETHYLENEDIAMINE) ZINC; CATION; DIAMINE DERIVATIVE; INDIUM; METAL; ORGANIC COMPOUND; POLYMER; TIN DERIVATIVE; UNCLASSIFIED DRUG; ZINC DERIVATIVE; ZINC OXIDE;

ARTICLE; CHEMICAL COMPOSITION; COMPLEX FORMATION; CONDUCTANCE; DEVICE; FILM; HYPOBARISM; LIGHT EMITTING DIODE; MELTING POINT; PRECURSOR; SYNTHESIS; THERMOSTABILITY; VAPOR; X RAY DIFFRACTION;

EID: 20244383736     PISSN: 00027863     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ja044643g     Document Type: Article

References (108)

1. (a) Granqvist, C. G. Adv. Mater. 2003, 15, 1789.
2. (b) Granqvist, C. G. Appl. Phys. A 1991, 52, 83.
3. (c) Jarzebski, Z. M. Phys. Status Solidi A 1982, 71, 13.
4. (d) Ohta, H.; Hosono, H. Mater. Today 2004, 7, 42.
5. Ginley, D. S.; Bright, C. MRS Bull. 2000, 25, 15.
6. Jansseune, T. Compound Semiconductor Magazine, Sept 2003.
7. Phillips, J. M.; Cava, R. J.; Thomas, G. A.; Carter, S. A.; Kwo, J.; Siegrist, T.; Krajewski, J. J.; Marshall, J. H.; Peck, W. F.; Rapkine, D. H. Appl. Phys. Lett. 1995, 67, 2246.
8. Moriga, T.; Edwards, D. D.; Mason, T. O.; Palmer, G. B.; Poeppelmeier, K. R.; Schindler, J. L.; Kannewurf, C. R.; Nakabayashi, I. J. Am. Ceram. Soc. 1998, 81, 1310.
9. Yan, Y.; Pennycook, S. J.; Dai, J.; Chang, R. P. H.; Wang, A.; Marks, T. J. Appl. Phys. Lett. 1998, 73, 2585.
10. Wang, A. C.; Dai, J. Y.; Cheng, J. Z.; Chudzik, M. P.; Marks, T. J.; Chang, R. P. H.; Kannewurf, C. R. Appl Phys. Lett. 1998, 73, 327.
11. (a) Hiramatsu, M.; Imaeda, K.; Horio, N.; Nawata, M. J. Vac. Sci. Technol., A 1998, 16, 669.
12. (b) Minami, T.; Nanto, H.; Takata, S. Jpn. J. Appl Phys., Part 2 1984, 23, L280.
13. (c) Wasa, K.; Hada, T.; Hayakawa, S. Jpn. J. Appl. Phys. 1971, 10, 1732.
14. (a) Shannon, R. D.; Gillson, J. L.; Bouchard, R. J. J. Phys. Chem. Solids 1977, 38, 877.
15. (b) Pisarkiewicz, T.; Zakrzewska, K.; Leja, E. Thin Solid Films 1987, 153, 479.
16. Wu, X.; Coutts, T. J.; Mulligan, W. P. J. Vac. Sci. Technol., A 1997, 15, 1057.
17. Wang, A.; Babcock, J. R.; Edleman, N. L.; Metz, A. W.; Lane, M. A.; Asahi, R.; Dravid, V. P.; Kannewurf, C. R.; Freeman, A. J.; Marks, T. J. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2001, 98, 7113.
18. (a) Ambrosini, A.; Palmer, G. B.; Maignan, A.; Poeppelmeier, K. R.; Lane, M. A.; Brazis, P.; Kannewurf, C. R.; Hogan, T.; Mason, T. O. Chem. Mater. 2002, 14, 52.
19. (b) Palmer, G. B.; Poeppelmeier, K. R.; Mason, T. O. J. Solid State Chem. 1997, 134, 192.
20. Palmer, G. B.; Poeppelmeier, K. R.; Mason, T. O. Chem. Mater. 1997, 9, 3121.
21. (a) Minami, T.; Kakumu, T.; Shimokawa, K.; Takata, S. Thin Solid Films 1998, 317, 318.
22. (b) Wang, A.; Edleman, N. L.; Babcock, J. R.; Marks, T. J.; Lane, M. A.; Brazis, P. W.; Kannewurf, C. R. Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 2000, 607, 345.
23. Ambrosini, A.; Malo, S.; Poeppelmeier, K. R.; Lane, M. A.; Kannewurf, C. R.; Mason, T. O. Chem. Mater. 2002, 14, 58.
24. Ko, D.; Poeppelmeier, K. R.; Kammler, D. R.; Gonzalez, G. B.; Mason, T. O.; Williamson, D. L.; Young, D. L.; Coutts, T. J. J. Solid State Chem. 2002, 163, 259.
25. Weiher, R. L.; Ley, R. P. J. Appl. Phys. 1966, 37, 299.
26. Marezio, M. Acta Crystallogr. 1966, 20, 723.
27. (a) Bellingham, J. R.; Mackenzie, A. P.; Phillips, W. A. Appl. Phys. Lett. 1991, 58, 2506.
28. (b) Fan, J. C. C.; Goodenough, J. B. J. Appl. Phys. 1977, 48, 3524.
29. (c) Chase, A. B.; Tippins, H. H. J. Appl. Phys. 1967, 38, 2469.
30. (d) Warschkow, O.; Ellis, D. E.; Gonzalez, G. B.; Mason, T. O. J. Am. Ceram. Soc. 2003, 86, 1700.
31. (a) Prince, J. J.; Ramamurthy, S.; Subramanian, B.; Sanjeeviraja, C.; Jayachandran, M. J. Cryst. Growth 2002, 240, 142.
32. (b) Taga, N.; Maekawa, M.; Shigesato, Y.; Yasui, I.; Kakei, M.; Haynes, T. E. Jpn. J. Appl. Phys., Part 1 1998, 37, 6524.
33. (c) Tarsa, E. J.; English, J. H.; Speck, J. S. Appl. Phys. Lett. 1993, 62, 2332.
34. (d) Pan, C. A.; Ma, T. P. J. Electrochem. Soc. 1981, 128, 1953.
35. Hamberg, I.; Granqvist, C. G. J. Appl. Phys. 1986, 60, R123.
36. Maruyama, T.; Fukui, K. J. Appl. Phys. 1991, 70, 3848.
37. (a) Cava, R. J.; Phillips, J. M.; Kwo, J.; Thomas, G. A.; Vandover, R. B.; Carter, S. A.; Krajewski, J. J.; Peck, W. F.; Marshall, J. H.; Rapkine, D. H. Appl. Phys. Lett. 1994, 64, 2071.
38. (b) Wang, A. C.; Edleman, N. L.; Babcock, J. R.; Marks, T. J.; Lane, M. A.; Brazis, P. R.; Kannewurf, C. R. J. Mater. Res. 2002, 17, 3155.
39. (a) Enoki, H.; Echigoya, J.; Suto, H. J. Mater. Sci. 1991, 26, 4110.
40. (b) Frank, G.; Kostlin, H.; Rabenau, A. Phys. Status Solidi A 1979, 52, 231.
41. (a) Hu, J. H.; Gordon, R. G. J. Appl. Phys. 1992, 71, 880.
42. (b) Smith, F. T. J. Appl. Phys. Lett. 1983, 43, 1108.
43. Hu, J.; Gordon, R. G. Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 1991, 202, 457.
44. (a) Jain, S.; Kodas, T. T.; Hampden-Smith, M. Chem. Vap. Deposition 1998, 4, 51.
45. (b) Mar, G. L.; Timbrell, P. Y.; Lamb, R. N. Chem. Mater. 1995, 7, 1890.
46. Gulino, A.; Castelli, P.; Dapporto, P.; Rossi, P.; Fragala, I. Chem. Mater. 2000, 12, 548.
47. Babcock, J. R.; Wang, A.; Edleman, N. L.; Benson, D. D.; Metz, A. M.; Metz, M. V.; Marks, T. J. Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 2000, 623, 312.
48. (a) Malandrino, G.; Castelli, F.; Fragala, I. L. Inorg. Chim. Acta 1994, 224, 203.
49. (b) Purdy, A. P.; Berry, A. D.; Holm, R. T.; Fatemi, M.; Gaskill, D. K. Inorg. Chem. 1989, 28, 2799.
50. Burnett, M. N.; John, C. K. ORTEP III; Report ORNL-6895; Oak Ridge National Laboratory: Oak Ridge, TN, 1996.
51. (a) Jablonski, Z.; Rychlowska-Himmel, I.; Dyrek, M. Spectrochim. Acta, Part A 1979, 35, 1297.
52. (b) Utsunomi, K. Bull. Chem. Soc. Jpn. 1971, 44, 2688.
53. (a) Ewings, P. F. R.; Harrison, P. G.; Fenton, D. E. J. Chem. Soc., Dalton Trans. 1975, 821.
54. (b) Bos, K. D.; Budding, H. A.; Bulten, E. J.; Noltes, J. G. Inorg. Nucl. Chem. Lett. 1973, 9, 961.
55. Yan, H.; Huang, Q. L.; Cui, J.; Veinot, J. G. C.; Kern, M. M.; Marks, T. J. Adv. Mater. 2003, 15, 835.
56. Lim, E.; Jung, B.; Shim, H. Macromolecules 2003, 36, 4288.
57. Hinds, B. J.; McNeely, R. J.; Studebaker, D. B.; Marks, T. J.; Hogan, T. P.; Schindler, J. L.; Kannewurf, C. R.; Zhang, X. F.; Miller, D. J. J. Mater. Res. 1997, 12, 1214.
58. Lyding, J. W.; Marcy, H. O.; Marks, T. J.; Kannewurf, C. R. IEEE Trans. Instrum. Meas. 1988, 37, 76.
59. Malinsky, J. E.; Jabbour, G. E.; Shaheen, S. E.; Anderson, J. D.; Richter, A. G.; Marks, T. J.; Armstrong, N. R.; Kippelen, B.; Dutta, P.; Peyghambarian, N. Adv. Mater. 1999, 11, 227.
60. Adams, R. P.; Allen, H. C.; Rychlewska, U.; Hodgson, D. J. Inorg. Chim. Acta 1986, 119, 67.
61. Belot, J. A.; Neumayer, D. A.; Reedy, C. J.; Studebaker, D. B.; Hinds, B. J.; Stem, C. L.; Marks, T. J. Chem. Mater. 1997, 9, 1638.
62. Hamilton, W. C.; Ibers, J. A. Hydrogen Bonding in Solids; Methods of Molecular Structure Determination (Frontiers in Chemistry); W. A. Benjamin: New York, 1968; p78.
63. Metz, A. W.; Ireland, J. R.; Zheng, J. G.; Lobo, R. P. S. M.; Yang, Y.; Ni, J.; Stern, C. L.; Dravid, V. P.; Bontemps, N.; Kannewurf, C. R.; Poeppelmeier, K. R.; Marks, T. J. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 8477.
64. (a) Brown, T. M.; Kim, J. S.; Friend, R. H.; Cacialli, F. Appl. Phys. Lett. 1999, 75, 1679.
65. (b) de Kok, M. M.; Buechel, M.; Vulto, S. I. E.; van de Weijer, P.; Meulenkamp, E. A.; de Winter, S. H. P. M.; Mank, A. J. G.; Vorstenbosch, H. J. M.; Weijtens, C. H. L.; van Eisbergen, V. Phys. Status Solidi A 2004, 201, 1342.
66. (a) Wong, K. W.; Yip, H. L.; Luo, Y.; Wong, K. Y.; Lau, W. M.; Low, K. H.; Chow, H. F.; Gao, Z. Q.; Yeung, W. L.; Chang, C. C. Appl. Phys. Lett. 2002, 80, 2788.
67. (b) de Jong, M. P.; van Ijzendoorn, L. J.; de Voigt, M. J. A. Appl. Phys. Lett. 2000, 77, 2255.
68. (a) Shu, C.; Dodda, R.; Wu, F.; Liu, M.; Jen, A. Macromolecules 2003, 36, 6698.
69. (b) Lee, J.; Cho, H.; Jung, B.; Cho, N.; Shim, H. Macromolecules 2004, 37, 8523.
70. (c) Fung, M.; Lai, S.; Tong, S.; Chan, M.; Lee, S. T.; Wu, W. W.; Inbasekaran, M.; O'Brien, J. J. Appl. Phys. Lett. 2002, 81, 1497.
71. (d) Brown, T. M.; Friend, R. H.; Millard, I. S.; Lacey, D. J.; Burroughes, J. H.; Cacialli, F. Appl. Phys. Lett. 2001, 79, 174.
72. (e) Su, H.; Wu, F.; Shu, C. Macromolecules 2004, 37, 7197.
73. (f) Pogantsch, A.; Wenzl, F. P.; List, E. J. W.; Leising, G.; Grimscale, A. C.; Mullen, K. Adv. Mater. 2002, 14, 1061.
74. (g) Jiang, X.; Liu, S.; Ma, H.; Jen, A. Appl. Phys. Lett. 2000, 76, 1813.
75. (a) Valet, M.; Hoffman, D. M. Chem. Mater. 2001, 13, 2135.
76. (b) Malandrino, G.; Bettinelli, M.; Speghini, A.; Fragala, I. Eur. J. Inorg. Chem. 2001, 1039.
77. (c) Putkonen, M.; Sajavaara, T.; Johansson, L. S.; Niinisto, L. Chem. Vap. Deposition 2001, 7, 44.
78. (d) Brooks, J.; Davies, H. O.; Leedham, T. J.; Jones, A. C.; Steiner, A. Chem. Vap. Deposition 2000, 6, 66.
79. (e) Fleeting, K. A.; Davies, H. O.; Jones, A. C.; O'Brien, P.; Leedham, T. J.; Crosbie, M. J.; Wright, P. J.; Williams, D. J. Chem. Vap. Deposition 1999, 5, 261.
80. (f) Krisyuk, V. V.; Turgambaeva, A. E.; Igumenov, I. K. Chem. Vap. Deposition 1998, 4, 43.
81. (a) Sicre, J. E.; Dubois, J. T.; Eisentraut, K. J.; Sievers, R. E. J. Am. Chem. Soc. 1969, 91, 3476.
82. (b) Springer, C. S.; Meek, D. W.; Sievers, R. E. Inorg. Chem. 1967, 6, 1105.
83. (a) Babcock, J. R.; Wang, A. C.; Metz, A. W.; Edleman, N. L.; Metz, M. V.; Lane, M. A.; Kannewurf, C. R.; Marks, T. J. Chem. Vap. Deposition 2001, 7, 239.
84. (b) Pollard, K. D.; Jenkins, H. A.; Puddephatt, R. J. Chem. Mater. 2000, 12, 701.
85. (c) Gardiner, R.; Brown, D. W.; Kirlin, P. S.; Rheingold, A. L. Chem. Mater. 1991, 3, 1053.
86. Pinkas, J.; Huffman, J. C.; Baxter, D. V.; Chisholm, M. H.; Caulton, K. G. Chem. Mater. 1995, 7, 1589.
87. (a) Shigesato, Y.; Shin, N.; Kamei, M.; Song, P. K.; Yasui, I. Jpn. J. Appl. Phys., Part 1 2000, 39, 6422.
88. (b) Mirzapour, S.; Rozati, S. M.; Takwale, M. G.; Marathe, B. R.; Bhide, V. G. J. Mater. Sci. 1994, 29, 700.
89. (c) Maruyama, T.; Nakai, T. J. Appl. Phys. 1992, 71, 2915.
90. Kostlin, H.; Jost, R.; Lems, W. Phys. Status Solidi A 1975, 29, 87.
91. Frank, G.; Kostlin, H. Appl Phys. A 1982, 27, 197.
92. Chen, M.; Pei, Z. L.; Wang, X.; Yu, Y. H.; Liu, X. H.; Sun, C.; Wen, L. S. J. Phys. D: Appl. Phys. 2000, 33, 2538.
93. Hwang, J. H.; Edwards, D. D.; Kammler, D. R.; Mason, T. O. Solid State Ionics 2000, 129, 135.
94. (a) Kim, H.; Pique, A.; Horwitz, J. S.; Mattoussi, H.; Murata, H.; Kafafi, Z. H.; Chrisey, D. B. Appl. Phys. Lett. 1999, 74, 3444.
95. (b) Tahar, R. B. H.; Ban, T.; Ohya, Y.; Takahashi, Y. J. Appl. Phys. 1998, 83, 2631.
96. Zhang, D. H.; Ma, H. L. Appl. Phys. A 1996, 62, 487.
97. Tahar, R. B. H.; Tahar, N. B. H. J. Appl. Phys. 2002, 92, 4498.
98. Burstein, E. Phys. Rev. 1954, 93, 632.
99. (a) Lee, S. T.; Gao, Z. Q.; Hung, L. S. Appl. Phys. Lett. 1999, 75, 1404.
100. (b) Kim, J. S.; Friend, R. H.; Cacialli, F. Appl. Phys. Lett. 1999, 74, 3084.
101. (c) Schlatmann, A. R.; Floet, D. W.; Hilberer, A.; Garten, F.; Smulders, P. J. M.; Klapwijk, T. M.; Hadziioannou, G. Appl. Phys. Lett. 1996, 69, 1764.
102. (a) Herold, M.; Gmeiner, J.; Schwoerer, M. Acta Polym. 1996, 47, 436.
103. (b) Werner, E.; Meier, M.; Gmeiner, J.; Herold, M.; Brutting, W.; Schwoerer, M. Opt. Mater. 1998, 9, 109.
104. (a) Cui, J.; Wang, A.; Edleman, N. L.; Ni, J.; Lee, P.; Armstrong, N. R.; Marks, T. J. Adv. Mater. 2001, 13, 1476.
105. (b) Ni, J.; Graham, A.; Armstrong, N. R.; Marks, T. J. Unpublished results.
106. (a) Kugler, T.; Salaneck, W. R.; Rost, H.; Holmes, A. B. Chem. Phys. Lett. 1999, 310, 391.
107. (b) Greczynski, G.; Kulger, T.; Keil, M.; Osikowicz, W.; Fahlman, M.; Salaneck, W. R. J. Electron Spectrosc. Relat. Phenom. 2001, 121, 1.
108. (c) Greczynski, G.; Kulger, T.; Salaneck, W. R. J. Appl. Phys. 2000, 88, 7187.