Improved performance in diketopyrrolopyrrole-based transistors with bilayer gate dielectrics

ACS Applied Materials and Interfaces

Volumn 6, Issue 5, 2014, Pages 3170-3175

  Ha, Tae Jun ^a   Sonar, Prashant ^b   Dodabalapur, Ananth ^a  

^a UNIVERSITY OF TEXAS AT AUSTIN   (United States)

^b INSTITUTE OF MATERIALS RESEARCH AND ENGINEERING   (Singapore)

Author keywords

bilayer gate dielectric; donor acceptor polymer; figure of merit; low operating voltage; recessed gate; small channel length

Indexed keywords

ARCHITECTURE; CONJUGATED POLYMERS; FIELD EFFECT TRANSISTORS; GATE DIELECTRICS; POLYMERIC FILMS;

BI-LAYER; DONOR-ACCEPTOR POLYMERS; FIGURE OF MERITS; LOW OPERATING VOLTAGE; RECESSED GATE; SMALL CHANNELS;

TRANSISTORS;

EID: 84896367933     PISSN: 19448244     EISSN: 19448252     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/am4043646     Document Type: Article

References (63)

1. Dodabalapur, A. Mater. Today 2006, 9, 24-30
2. Sirringhaus, H.; Tessler, N.; Friend, R. H. Science 1998, 280, 1741-1744
3. Crone, B.; Dodabalapur, A.; Lin, Y.-Y.; Filas, R. W.; Bao, Z.; LaDuca, A.; Sarpeshkar, R.; Katz, H. E.; Li, W. Nature 2000, 403, 521-523
4. Yan, H.; Chen, Z.; Zheng, Y.; Newman, C.; Quinn, J. R.; Dötz, F.; Kastler, M.; Facchetti, A. Nature 2009, 457, 679-686
5. McCulloch, I.; Heeney, M.; Bailey, C.; Genevicius, K.; MacDonald, I.; Shkunov, M.; Sparrowe, D.; Tierney, S.; Wagner, R.; Zhang, W.; Chabinyc, M. L.; Kline, R. J.; McGehee, M. D.; Toney, M. F. Nat. Mater. 2006, 5, 328-333
6. Ha, T.-J.; Sonar, P.; Dodabalapur, A. Appl. Phys. Lett. 2011, 98, 253305
7. Guo, X.; Silva, S. R. P. Science 2008, 320, 618-619
8. Li, J.; Zhao, Y.; Tan, H. S.; Guo, Y.; Di, C.-A.; Yu, G.; Liu, Y.; Lin, M.; Lim, S. H.; Zhou, Y.; Su, H.; Ong, B. S. Sci. Rep. 2012, 2, 1-9
9. Chen, H.; Guo, Y.; Yu, G.; Zhao, Y.; Zhang, J.; Gao, D.; Liu, H.; Liu, Y. Adv. Mater. 2012, 24, 4618-4622
10. Reese, C.; Bao, Z. Mater. Today 2007, 10, 20-27
11. Nielsen, C. B.; Turbiez, M.; McCulloch, I. Adv. Mater. 2013, 25, 1859-1880
12. Biniek, L.; Schroeder, B. C.; Nielsen, C. B.; McCulloch, I. J. Mater. Chem. 2012, 22, 14803-14813
13. Li, Y.; Sonar, P.; Murphy, L.; Hong, W. Energy Environ. Sci. 2013, 6, 1684-1710
14. Yuen, J. D.; Wudl, F. Energy Environ. Sci. 2013, 6, 392-406
15. Kang, I.; Yun, H. J.; Chung, D. S.; Kwon, S. K.; Kim, Y. H. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 14896-14899
16. Gelinck, G. H.; Huitema, H. E. A.; Veenendaal, E. V.; Cantatore, E.; Schrijnemakers, L.; Putten, J. B. P. H.; Geuns, T. C. T.; Beenhakkers, M.; Giesbers, J. B.; Huisman, B.-H.; Meijer, E. J.; Benito, E. M.; Touwslager, F. J.; Marsman, A. W.; Rens, B. J. E.; Leeuw, M. Nat. Mater. 2004, 3, 106-110
17. Bao, Z.; Dodabalapur, A.; Lovinger, A. J. Appl. Phys. Lett. 1996, 69, 4108
18. Dimitrakopoulos, C. D.; Kymissis, I.; Purushothaman, S.; Neumayer, D. A.; Duncombe, P. R.; Laibowitz, R. B. Adv. Mater. 1999, 11, 1372-1375
19. Horowitz, G. Adv. Mater. 1998, 10, 365-377
20. Bao, Z. Adv. Mater. 2000, 12, 227-230
21. Facchetti, A.; Yoon, M.-H.; Marks, T. J. Adv. Mater. 2005, 17, 1705-1725
22. Sirringhaus, H.; Kawase, T.; Friend, R. H.; Shimoda, T.; Inbasekaran, M.; Wu, W.; Woo, E. P. Science 2000, 290, 2123-2126
23. Kanimozhi, C.; Yaacobi-Gross, N.; Chou, K. W.; Amassian, A.; Anthopoulos, T. D.; Patil, S. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 16532-16535
24. Ong, B. S.; Wu, Y.; Liu, P.; Gardner, S. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 3378-3379
25. Sundar, V. C.; Zaumseil, J.; Podzorov, V.; Menard, E.; Willett, R. L.; Someya, T.; Gershenson, M. E.; Rogers, J. A. Science 2004, 303, 1644-1646
26. Sonar, P.; Singh, S. P.; Li, Y.; Soh, M. S.; Dodabalapur, A. Adv. Mater. 2010, 22, 5409-5413
27. Sekitani, T.; Zschieschang, U.; Klauk, H.; Someya, T. Nat. Mater. 2010, 9, 1015-1022
28. Menard, E.; Podzorov, V.; Hur, S.-H.; Gaur, A.; Gershenson, M. E.; Rogers, J. A. Adv. Mater. 2004, 16, 2097-2101
29. Hulea, I. N.; Fratini, S.; Xie, H.; Mulder, C. L.; Iossad, N. N.; Rastelli, G.; Ciuchi, S.; Morpurgo, A. F. Nat. Mater. 2006, 5, 982-986
30. Duarte, D.; Dodabalapur, A. J. Appl. Phys. 2012, 111, 044509
31. Veres, J.; Ogier, S. D.; Leeming, S. W.; Cupertino, D. C.; MohialdinKhaffaf, S. Adv. Mater. 2003, 13, 199-204
32. Mathijssen, S. G. J.; Smits, E. C. P.; Hal, P. A.; Wondergem, H. J.; Ponomarenko, S. A.; Moser, A.; Resel, R.; Bobbert, P. A.; Kemerink, M.; Janssen, R. A. J.; Leeuw, D. M. Nat. Nanotechnol. 2009, 4, 674-680
33. Ha, T.-J.; Sparrowe, D.; Dodabalapur, A. Org. Electron. 2011, 12, 1846-1851
34. Rolland, A.; Richard, J.; Kleider, J. P.; Mencaraglia, D. J. Electrochem. Soc. 1993, 140, 3679-3683
35. Salleo, A.; Chen, T. W.; Völkel, A. R.; Wu, Y.; Liu, P.; Ong, B. S.; Street, R. A. Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 2004, 70, 115311
36. Dimitrakopoulos, C. D.; Malenfant, P. R. L. Adv. Mater. 2002, 14, 99-117
37. Le Comber, P. G.; Spear, W. E. Phys. Rev. Lett. 1970, 25, 509
38. Monroe, D. Phys. Rev. Lett. 1985, 54, 146
39. Chang, J.-F.; Sirringhaus, H.; Giles, M.; Heeney, M.; McCulloch, I. Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 2007, 76, 205204
40. Merlo, J. A.; Frisbie, C. J. Polym. Sci., Part B: Polym. Phys. 2003, 41, 2674-2680
41. Sirringhaus, H.; Brown, P. J.; Friend, R. H.; Nielsen, M. M.; Bechgaard, K.; Langeveld-Voss, B. M. W.; Spiering, A. J. H.; Ganssen, R. A. J.; Meijer, E. W.; Herwig, P.; de Leeuw, D. M. Nature 1999, 401, 685-688
42. Guo, J.; Ohkita, H.; Yokoya, S.; Benten, H.; Ito, S. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 9631-9637
43. Wang, C.; Jimison, L. H.; Goris, L.; McCulloch, I.; Heeney, M.; Ziegler, A.; Salleo, A. Adv. Mater. 2012, 22, 697-701
44. Zhao, N.; Noh, Y.-Y.; Chang, J.-F.; Heeney, M.; McCulloch, I.; Sirringhaus, H. Adv. Mat. 2009, 21, 3759-3763
45. Kang, E. S. H.; Kim, E. Org. Electron. 2011, 12, 1649-1656
46. Matsui, H.; Kumaki, D.; Takahashi, E.; Takimiya, K.; Tokito, S.; Hasegawa, T. Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 2012, 85, 035308
47. Kronemeijer, A. J.; Gili, E.; Shahid, M.; Rivnay, J.; Salleo, A.; Heeney, M.; Sirringhaus, H. Adv. Mater. 2012, 24, 1558-1565
48. Ha, T.-J.; Sonar, P.; Cobb, B.; Dodabalapur, A. Org. Electron. 2012, 13, 136-141
49. Sonar, P.; Zhuo, J.-M.; Zhao, L.-H.; Lim, K.-M.; Chen, J.; Rondinone, A. J.; Singh, S. P.; Chua, L.-L.; Ho, P. K.; Dodabalapur, A. J. Mater. Chem. 2012, 22, 17284
50. Ha, T.-J.; Sonar, P.; Dodabalapur, A. Phys. Chem. Chem. Phys. 2013, 15, 9735-9741
51. Jeong, Y.; Dodabalapur, A. Appl. Phys. Lett. 2007, 91, 193509
52. Klauk, H.; Halik, M.; Zschieschang, U.; Schmid, G.; Radlik, W.; Weber, W. J. Appl. Phys. 2002, 92, 5259
53. Reese, C.; Chung, W.-J.; Ling, M.-M.; Roberts, M.; Bao, Z. Appl. Phys. Lett. 2006, 89, 202108
54. Giri, G.; Verploegen, E.; Mannsfeld, S.; Atahan-Evrenk, S.; Kim, D.; Lee, S.; Becerril, H.; Aspuru-Guzik, A.; Toney, M.; Bao, Z. Nature 2011, 480, 504-508
55. Baeg, K.-J.; Khim, D.; Kim, J.; Kim, D.-Y.; Sung, S.-W.; Yang, B.-D.; Noh, Y.-Y. IEEE Electron Device Lett. 2013, 34, 126
56. Garnier, F.; Horowitz, G.; Peng, X.; Fichou, D. Adv. Mater. 1990, 2, 592-594
57. Zhong, H.; Smith, J.; Rossbauer, S.; White, A.; Anthopoulos, T.; Heeyney, M. Adv. Mater. 2012, 24, 3205-3211
58. Guo, X.; Ortiz, R.; Zheng, Y.; Kim, M.-G.; Zhang, S.; Hu, Y.; Lu, G.; Facchetti, A.; Marks, T. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 13685-13697
59. Li, J.; Sun, Z.; Yan, F. Adv. Mater. 2012, 24, 88-93
60. Wei, P.; Menke, T.; Naab, B.; Leo, K.; Riede, M.; Bao, Z. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 3999-4002
61. Chen, Z.; Lee, M.; Ashraf, R.; Gu, Y.; Albert-Seifried, S.; Nielsen, M.; Schroeder, B.; Anthopoulos, T.; Heeney, M.; McCulloch, I.; Sirringhaus, H. Adv. Mater. 2012, 24, 647-652
62. Podzorov, V.; Menard, E.; Borissov, A.; Kiryukhin, V.; Rogers, J. A.; Gershenson, M. E. Phys. Rev. Lett. 2004, 93, 086602
63. Ortiz, R. P.; Facchetti, A.; Marks, T. J. Chem. Rev. 2010, 110, 205-239