Black Phosphorus Flexible Thin Film Transistors at Gighertz Frequencies

Nano Letters

Volumn 16, Issue 4, 2016, Pages 2301-2306

  Zhu, Weinan ^a   Park, Saungeun ^a   Yogeesh, Maruthi N ^a   McNicholas, Kyle M ^a   Bank, Seth R ^a   Akinwande, Deji ^a  

^a The University of Texas at Austin   (United States)

Author keywords

Black phosphorus; flexible nanoelectronics; phosphorene; radio frequency; thin film transistors; two dimensional semiconductors

Indexed keywords

CUTOFF FREQUENCY; DIELECTRIC FILMS; HETEROJUNCTION BIPOLAR TRANSISTORS; HIGH ELECTRON MOBILITY TRANSISTORS; NANOELECTRONICS; PHOSPHORUS; RADIO WAVES; SUBSTRATES; TENSILE STRAIN; THIN FILM TRANSISTORS; THIN FILMS;

CURRENT GAIN CUTOFF FREQUENCY; HIGH FREQUENCY PERFORMANCE; INORGANIC DIELECTRICS; MAXIMUM OSCILLATION FREQUENCY; NANOELECTRONIC APPLICATIONS; PHOSPHORENE; RADIO FREQUENCIES; TWO-DIMENSIONAL SEMICONDUCTORS;

TRANSISTORS;

EID: 84964950632     PISSN: 15306984     EISSN: 15306992     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/acs.nanolett.5b04768     Document Type: Article

References (49)

1. Akinwande, D.; Petrone, N.; Hone, J. Nat. Commun. 2014, 5, 5678 10.1038/ncomms6678
2. Bae, S.; Kim, H.; Lee, Y.; Xu, X.; Park, J. S.; Zheng, Y.; Balakrishnan, J.; Lei, T.; Kim, H. R.; Song, Y. I.; Kim, Y. J.; Kim, K. S.; Ozyilmaz, B.; Ahn, J. H.; Hong, B. H.; Iijima, S. Nat. Nanotechnol. 2010, 5 (8) 574-8 10.1038/nnano.2010.132
3. Jin, Z. H.; Li, X. D.; Mullen, J. T.; Kim, K. W. Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 2014, 90 (4) 045422 10.1103/PhysRevB.90.045422
4. Kim, S.; Konar, A.; Hwang, W. S.; Lee, J. H.; Lee, J.; Yang, J.; Jung, C.; Kim, H.; Yoo, J. B.; Choi, J. Y.; Jin, Y. W.; Lee, S. Y.; Jena, D.; Choi, W.; Kim, K. Nat. Commun. 2012, 3, 1011 10.1038/ncomms2018
5. Kobayashi, T.; Bando, M.; Kimura, N.; Shimizu, K.; Kadono, K.; Umezu, N.; Miyahara, K.; Hayazaki, S.; Nagai, S.; Mizuguchi, Y.; Murakami, Y.; Hobara, D. Appl. Phys. Lett. 2013, 102 (2) 023112-4 10.1063/1.4776707
6. Li, Y. V.; Ramirez, J. I.; Sun, K. G.; Jackson, T. N. IEEE Electron Device Lett. 2013, 34 (7) 891-893 10.1109/LED.2013.2263193
7. Nathan, A.; Ahnood, A.; Cole, M. T.; Lee, S.; Suzuki, Y.; Hiralal, P.; Bonaccorso, F.; Hasan, T.; Garcia-Gancedo, L.; Dyadyusha, A.; Haque, S.; Andrew, P.; Hofmann, S.; Moultrie, J.; Chu, D. P.; Flewitt, A. J.; Ferrari, A. C.; Kelly, M. J.; Robertson, J.; Amaratunga, G. A. J.; Milne, W. I. Proc. IEEE 2012, 100 (Special Centennial Issue) 1486-1517 10.1109/JPROC.2012.2190168
8. Rahimi, S.; Tao, L.; Chowdhury, S. F.; Park, S.; Jouvray, A.; Buttress, S.; Rupesinghe, N.; Teo, K.; Akinwande, D. ACS Nano 2014, 8 (10) 10471-9 10.1021/nn5038493
9. Wang, Q. H.; Kalantar-Zadeh, K.; Kis, A.; Coleman, J. N.; Strano, M. S. Nat. Nanotechnol. 2012, 7 (11) 699-712 10.1038/nnano.2012.193
10. Lee, J.; Ha, T. J.; Li, H.; Parrish, K. N.; Holt, M.; Dodabalapur, A.; Ruoff, R. S.; Akinwande, D. ACS Nano 2013, 7 (9) 7744-50 10.1021/nn403487y
11. Moon, J. S.; Seo, H. C.; Son, K. A.; Yang, B.; Le, D.; Fung, H.; Schmitz, A. In Zero-bias THz detection using graphene transistors. Microwave Symposium (IMS), 2015 IEEE MTT-S International, May 17-22, 2015; pp 1-4.
12. Chang, H. Y.; Yang, S.; Lee, J.; Tao, L.; Hwang, W. S.; Jena, D.; Lu, N.; Akinwande, D. ACS Nano 2013, 7 (6) 5446-52 10.1021/nn401429w
13. Wang, H.; Yu, L.; Lee, Y. H.; Shi, Y.; Hsu, A.; Chin, M. L.; Li, L. J.; Dubey, M.; Kong, J.; Palacios, T. Nano Lett. 2012, 12 (9) 4674-80 10.1021/nl302015v
14. Sanne, A.; Ghosh, R.; Rai, A.; Yogeesh, M. N.; Shin, S. H.; Sharma, A.; Jarvis, K.; Mathew, L.; Rao, R.; Akinwande, D.; Banerjee, S. Nano Lett. 2015, 15 (8) 5039-5045 10.1021/acs.nanolett.5b01080
15. Das, S.; Gulotty, R.; Sumant, A. V.; Roelofs, A. Nano Lett. 2014, 14 (5) 2861-6 10.1021/nl5009037
16. Li, L.; Yu, Y.; Ye, G. J.; Ge, Q.; Ou, X.; Wu, H.; Feng, D.; Chen, X. H.; Zhang, Y. Nat. Nanotechnol. 2014, 9 (5) 372-7 10.1038/nnano.2014.35
17. Das, S.; Zhang, W.; Demarteau, M.; Hoffmann, A.; Dubey, M.; Roelofs, A. Nano Lett. 2014, 14 (10) 5733-5739 10.1021/nl5025535
18. Zhang, S.; Yang, J.; Xu, R.; Wang, F.; Li, W.; Ghufran, M.; Zhang, Y. W.; Yu, Z.; Zhang, G.; Qin, Q.; Lu, Y. ACS Nano 2014, 8 (9) 9590-6 10.1021/nn503893j
19. Tran, V.; Soklaski, R.; Liang, Y. F.; Yang, L. Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 2014, 89 (23) 235319 10.1103/PhysRevB.89.235319
20. Castellanos-Gomez, A.; Vicarelli, L.; Prada, E.; Island, J. O.; Narasimha-Acharya, K. L.; Blanter, S. I.; Groenendijk, D. J.; Buscema, M.; Steele, G. A.; Alvarez, J. V.; Zandbergen, H. W.; Palacios, J. J.; van der Zant, H. S. J. 2D Mater. 2014, 1 (2) 025001 10.1088/2053-1583/1/2/025001
21. Xia, F.; Wang, H.; Jia, Y. Nat. Commun. 2014, 5, 4458 10.1038/ncomms5458
22. Woomer, A. H.; Farnsworth, T. W.; Hu, J.; Wells, R. A.; Donley, C. L.; Warren, S. C. Phosphorene: Synthesis, Scale-up, and Quantitative Optical Spectroscopy, 2015, arXiv:1505.04663.
23. Tauc, J. Mater. Res. Bull. 1968, 3 (1) 37-46 10.1016/0025-5408(68)90023-8
24. Tao, L.; Lee, J.; Akinwande, D. J. Vac Sci. Technol. B 2011, 29, 06FG07 10.1116/1.3662081
25. Jena, D.; Konar, A. Phys. Rev. Lett. 2007, 98 (13) 136805 10.1103/PhysRevLett.98.136805
26. Zhu, W.; Yogeesh, M. N.; Yang, S.; Aldave, S. H.; Kim, J. S.; Sonde, S.; Tao, L.; Lu, N.; Akinwande, D. Nano Lett. 2015, 15 (3) 1883-90 10.1021/nl5047329
27. Wang, H.; Wang, X.; Xia, F.; Wang, L.; Jiang, H.; Xia, Q.; Chin, M. L.; Dubey, M.; Han, S.-j. Nano Lett. 2014, 14 (11) 6424-6429 10.1021/nl5029717
28. Kim, J.-S.; Liu, Y.; Zhu, W.; Kim, S.; Wu, D.; Tao, L.; Dodabalapur, A.; Lai, K.; Akinwande, D. Sci. Rep. 2015, 5, 8989 10.1038/srep08989
29. Wood, J. D.; Wells, S. A.; Jariwala, D.; Chen, K. S.; Cho, E.; Sangwan, V. K.; Liu, X.; Lauhon, L. J.; Marks, T. J.; Hersam, M. C. Nano Lett. 2014, 14, 6964 10.1021/nl5032293
30. Chang, H.-Y.; Zhu, W.; Akinwande, D. Appl. Phys. Lett. 2014, 104 (11) 113504 10.1063/1.4868536
31. Han, L.; Neal, A. T.; Mengwei, S.; Yuchen, D.; Ye, P. D. IEEE Electron Device Lett. 2014, 35 (7) 795-797 10.1109/LED.2014.2323951
32. Liu, H.; Neal, A. T.; Zhu, Z.; Luo, Z.; Xu, X.; Tomanek, D.; Ye, P. D. ACS Nano 2014, 8 (4) 4033-41 10.1021/nn501226z
33. Petrone, N.; Meric, I.; Chari, T.; Shepard, K. L.; Hone, J. IEEE J. Electron Devices Soc. 2015, 3 (1) 44-48 10.1109/JEDS.2014.2363789
34. Meric, I.; Han, M. Y.; Young, A. F.; Ozyilmaz, B.; Kim, P.; Shepard, K. L. Nat. Nanotechnol. 2008, 3 (11) 654-659 10.1038/nnano.2008.268
35. Parrish, K. N.; Akinwande, D. Appl. Phys. Lett. 2011, 98 (18) 183505 10.1063/1.3582613
36. Schwierz, F. Proc. IEEE 2013, 101 (7) 1567-1584 10.1109/JPROC.2013.2257633
37. Pierret, R. F. Semiconductor Device Fundamentals; Pearson Education India: Chennai, India, 1996.
38. Heinze, S.; Tersoff, J.; Martel, R.; Derycke, V.; Appenzeller, J.; Avouris, P. Phys. Rev. Lett. 2002, 89 (10) 106801 10.1103/PhysRevLett.89.106801
39. Lam, K.-T.; Dong, Z.; Guo, J. IEEE Electron Device Lett. 2014, 35 (9) 963-965 10.1109/LED.2014.2333368
40. Park, S.; Chang, C. Y.; Rahimi, S.; Lee, A.; Akinwande, D. In Flexible 2D electronics using nanoscale transparent polyimide gate dielectric; Device Research Conference (DRC), 2015 73rd Annual, June 21-24 2015; pp 193-194.
41. Sze, S. M.; Ng, K. K. Physics of Semiconductor Devices; John Wiley & Sons: New York, 2006.
42. Shahidi, G. G.; Antoniadis, D. A.; Smith, H. I. IEEE Electron Device Lett. 1988, 9 (2) 94-96 10.1109/55.2051
43. Cheng, R.; Jiang, S.; Chen, Y.; Liu, Y.; Weiss, N.; Cheng, H. C.; Wu, H.; Huang, Y.; Duan, X. Nat. Commun. 2014, 5, 5143 10.1038/ncomms6143
44. Chang, H.-Y.; Yogeesh, M. N.; Ghosh, R.; Rai, A.; Sanne, A.; Yang, S.; Lu, N.; Banerjee, S. K.; Akinwande, D. Adv. Mater. 2016, 28 (9) 1818-1823 10.1002/adma.201504309
45. Su, L.-Y.; Huang, J. Solid-State Electron. 2015, 104, 122-125 10.1016/j.sse.2014.10.007
46. Hu, H.; Huang, H. IEEE Electron Device Lett. 2015, 36 (4) 345-347 10.1109/LED.2015.2399498
47. Park, S.; Shin, S. H.; Yogeesh, M.; Lee, A.; Rahimi, S.; Akinwande, D. IEEE Electron Device Lett. 2016, 99) 1-1 10.1109/LED.2016.2535484
48. Yeh, C.-H.; Lain, Y.-W.; Chiu, Y.-C.; Liao, C.-H.; Moyano, D. R.; Hsu, S. S. H.; Chiu, P.-W. ACS Nano 2014, 8 (8) 7663-7670 10.1021/nn5036087
49. Wang, C.; Chien, J.-C.; Fang, H.; Takei, K.; Nah, J.; Plis, E.; Krishna, S.; Niknejad, A. M.; Javey, A. Nano Lett. 2012, 12 (8) 4140-4145 10.1021/nl301699k