High Electron Mobility Thin-Film Transistors Based on Solution-Processed Semiconducting Metal Oxide Heterojunctions and Quasi-Superlattices

Advanced Science

Volumn 2, Issue 7, 2015, Pages

  Lin, Yen Hung ^a,b   Faber, Hendrik ^a   Labram, John G ^a   Stratakis, Emmanuel ^c,d   Sygellou, Labrini ^e   Kymakis, Emmanuel ^f   Hastas, Nikolaos A ^g   Li, Ruipeng ^h   Zhao, Kui ⁱ   Amassian, Aram ⁱ   Treat, Neil D ^a   McLachlan, Martyn ^a   Anthopoulos, Thomas D ^a  

^a IMPERIAL COLLEGE LONDON   (United Kingdom)

^b DUTCH POLYMER INSTITUTE DPI   (Netherlands)

^c INSTITUTE OF ELECTRONIC STRUCTURE AND LASER   (Greece)

^d UNIVERSITY OF CRETE   (Greece)

^e INSTITUTE OF CHEMICAL ENGINEERING SCIENCES   (Greece)

^f TECHNOLOGICAL EDUCATIONAL INSTITUTE OF CRETE   (Greece)

^g ARISTOTLE UNIVERSITY OF THESSALONIKI   (Greece)

^h Cornell University ^*  (United States)

ⁱ KING ABDULLAH UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY   (Saudi Arabia)

Author keywords

energy quantization; metal oxides; solution processed materials; superlattices; transistors; transparent electronics

Indexed keywords

EID: 85012115696     PISSN: None     EISSN: 21983844     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/advs.201500058     Document Type: Article

References (68)

1. K. Nomura, H. Ohta, K. Ueda, T. Kamiya, M. Hirano, H. Hosono, Science 2003, 300, 1269.
2. K. Nomura, H. Ohta, A. Takagi, T. Kamiya, M. Hirano, H. Hosono, Nature 2004, 432, 488.
3. J. Liu, D. B. Buchholz, R. P. Chang, A. Facchetti, T. J. Marks, Adv. Mater. 2010, 22, 2333.
4. Y. H. Kim, J. S. Heo, T. H. Kim, S. Park, M. H. Yoon, J. Kim, M. S. Oh, G. R. Yi, Y. Y. Noh, S. K. Park, Nature 2012, 489, 128.
5. K. Nomura, T. Kamiya, H. Ohta, K. Ueda, M. Hirano, H. Hosono, Appl. Phys. Lett. 2004, 85, 1993.
6. K. Matocha, R. J. Gutmann, IEEE Trans. Electron. Device 2005, 52, 6.
7. Y. C. Wang, M. Hong, J. M. Kuo, J. P. Mannaerts, J. Kwo, H. S. Tsai, J. J. Krajewski, Y. K. Chen, A. Y. Cho, IEEE Electron. Device Lett. 1999, 20, 457.
8. G. Meneghesso, G. Verzellesi, F. Danesin, F. Rampazzo, F. Zanon, A. Tazzoli, M. Meneghini, E. Zanoni, IEEE Trans. Device Mater. Rel. 2008, 8, 332.
9. D. C. Dumka, H. Q. Tserng, M. Y. Kao, E. A. Beam, R. Saunier, IEEE Electron. Device Lett. 2003, 24, 135.
10. J. H. Davies, The Physics of Low-Dimensional Semiconductors: An Introduction, Cambridge University Press, Cambridge 1998.
11. T. J. Drummond, W. T. Masselink, H. Morkoc, Proc. IEEE 1986, 74, 773.
12. A. Ohtomo, H. Y. Hwang, Nature 2004, 427, 423.
13. A. D. Caviglia, S. Gariglio, C. Cancellieri, B. Sacepe, A. Fete, N. Reyren, M. Gabay, A. F. Morpurgo, J. M. Triscone, Phys. Rev. Lett. 2010, 105, 236802.
14. S. Thiel, G. Hammerl, A. Schmehl, C. W. Schneider, J. Mannhart, Science 2006, 313, 1942.
15. R. Jany, C. Richter, C. Woltmann, G. Pfanzelt, B. Förg, M. Rommel, T. Reindl, U. Waizmann, J. Weis, J. A. Mundy, D. A. Muller, H. Boschker, J. Mannhart, Adv. Mater. Interfaces 2014, 1, 1300031.
16. G. L. Cheng, P. F. Siles, F. Bi, C. Cen, D. F. Bogorin, C. W. Bark, C. M. Folkman, J. W. Park, C. B. Eom, G. Medeiros-Ribeiro, J. Levy, Nat. Nanotechnol. 2011, 6, 343.
17. H. Tampo, H. Shibata, K. Matsubara, A. Yamada, P. Fons, S. Niki, M. Yamagata, H. Kanie, Appl. Phys. Lett. 2006, 89, 132113.
18. J. Falson, D. Maryenko, Y. Kozuka, A. Tsukazaki, M. Kawasaki, Appl. Phys. Express 2011, 4, 091101.
19. I.-C. Cheng, B.-S. Wang, H.-H. Hou, J.-Z. Chen, ECS Trans. 2013, 50, 83.
20. A. Facchetti, T. J. Marks, Transparent Electronics from Synthesis to Applications, Wiley, Chichester, UK 2010.
21. G. Gelinck, P. Heremans, K. Nomoto, T. D. Anthopoulos, Adv. Mater. 2010, 22, 3778.
22. S. R. Thomas, P. Pattanasattayavong, T. D. Anthopoulos, Chem. Soc. Rev. 2013, 42, 6910.
23. C. H. Ahn, K. Senthil, H. K. Cho, S. Y. Lee, Sci. Rep. 2013, 3, 2737.
24. A. Tsukazaki, S. Akasaka, K. Nakahara, Y. Ohno, H. Ohno, D. Maryenko, A. Ohtomo, M. Kawasaki, Nat. Mater. 2010, 9, 889.
25. K. Koike, I. Nakashima, K. Hashimoto, S. Sasa, M. Inoue, M. Yano, Appl. Phys. Lett. 2005, 87, 112106.
26. S. Jeong, J. Moon, J. Mater. Chem. 2012, 22, 1243.
27. E. Fortunato, P. Barquinha, R. Martins, Adv. Mater. 2012, 24, 2945.
28. J. S. Park, W.-J. Maeng, H.-S. Kim, J.-S. Park, Thin Solid Films 2012, 520, 1679.
29. K. K. Banger, R. L. Peterson, K. Mori, Y. Yamashita, T. Leedham, H. Sirringhaus, Chem. Mater. 2013, 26, 1195.
30. K. K. Banger, Y. Yamashita, K. Mori, R. L. Peterson, T. Leedham, J. Rickard, H. Sirringhaus, Nat. Mater. 2011, 10, 45.
31. Y. H. Lin, H. Faber, K. Zhao, Q. X. Wang, A. Amassian, M. McLachlan, T. D. Anthopoulos, Adv. Mater. 2013, 25, 4340.
32. Y. Zhou, S.-T. Han, L. Zhou, Y. Yan, L.-B. Huang, J. Huang, V. A. L. Roy, J. Mater. Chem. C 2013, 1, 7073.
33. Y. H. Hwang, J. S. Seo, J. M. Yun, H. Park, S. Yang, S. H. K. Park, B. S. Bae, NPG Asia Mater. 2013, 5, e45.
34. H. Faber, Y.-H. Lin, S. R. Thomas, K. Zhao, N. Pliatsikas, M. A. McLachlan, A. Amassian, P. A. Patsalas, T. D. Anthopoulos, ACS Appl. Mater. Interfaces 2014, 7, 782.
35. S. R. Thomas, G. Adamopoulos, Y.-H. Lin, H. Faber, L. Sygellou, E. Stratakis, N. Pliatsikas, P. A. Patsalas, T. D. Anthopoulos, Appl. Phys. Lett. 2014, 105, 092105.
36. J. R. Hook, H. E. Hall, Solid State Physics, Wiley, Chichester, UK 1991.
37. J. G. Labram, Y.-H. Lin, K. Zhao, R. Li, S. R. Thomas, J. Semple, M. Androulidaki, L. Sygellou, M. McLachlan, E. Stratakis, A. Amassian, T. D. Anthopoulos, Adv. Funct. Mater. 2015, 25, 1727.
38. J. Tauc, R. Grigorovici, A. Vancu, Phys. Status Solidi B 1966, 15, 627.
39. J. Tauc, Mater. Res. Bull. 1968, 3, 37.
40. R. Dingle, W. Wiegmann, C. Henry, Phys. Rev. Lett. 1974, 33, 827.
41. C. Weisbuch, B. Vinter, Quantum Semiconductor Structures: Fundamentals and Applications, Academic Press, London 1991.
42. I. Hamberg, C. G. Granqvist, J. Appl. Phys. 1986, 60, R123.
43. W. Baer, Phys. Rev. 1967, 154, 785.
44. B. Enright, D. Fitzmaurice, J. Phys. Chem. 1996, 100, 1027.
45. P. Barquinha, L. Pereira, G. Goncalves, R. Martins, E. Fortunato, Electrochem. Solid-State Lett. 2008, 11, H248.
46. A. Olziersky, P. Barquinha, A. Vilà, C. Magaña, E. Fortunato, J. R. Morante, R. Martins, Mater. Chem. Phys. 2011, 131, 512.
47. M. G. Kim, M. G. Kanatzidis, A. Facchetti, T. J. Marks, Nat. Mater. 2011, 10, 382.
48. X. Yu, N. Zhou, J. Smith, H. Lin, K. Stallings, J. Yu, T. J. Marks, A. Facchetti, ACS Appl. Mater. Interfaces 2013, 5, 7983.
49. M. Nag, A. Chasin, M. Rockele, S. Steudel, K. Myny, A. Bhoolokam, A. Tripathi, B. van der Putten, A. Kumar, J.-L. van der Steen, J. Genoe, F. Li, J. Maas, E. van Veenendaal, G. Gelinck, P. Heremans, J. Soc. Inform. Display 2013, 21, 129.
50. S. Jeong, Y.-G. Ha, J. Moon, A. Facchetti, T. J. Marks, Adv. Mater. 2010, 22, 1346.
51. H.-K. Noh, K. Chang, B. Ryu, W.-J. Lee, Phys. Rev. B 2011, 84, 115205.
52. S.-L. Wang, J.-W. Yu, P.-C. Yeh, H.-W. Kuo, L.-H. Peng, A. A. Fedyanin, E. D. Mishina, A. S. Sigov, Appl. Phys. Lett. 2012, 100, 063506.
53. Y.-H. Lin, H. Faber, S. Rossbauer, T. D. Anthopoulos, Appl. Phys. Lett. 2013, 102, 193516.
54. C. Yong, Z. Yugang, L. Kei May, K. J. Chen, IEEE Trans. Electron. Device 2006, 53, 2207.
55. B. J. van Wees, H. van Houten, C. W. J. Beenakker, J. G. Williamson, L. P. Kouwenhoven, D. van der Marel, C. T. Foxon, Phys. Rev. Lett. 1988, 60, 848.
56. J. H. Davies, I. A. Larkin, E. V. Sukhorukov, J. Appl. Phys. 1995, 77, 4504.
57. T. Kamiya, K. Nomura, H. Hosono, J. Display Technol. 2009, 5, 462.
58. T. Kamiya, K. Nomura, H. Hosono, J. Display Technol. 2009, 5, 468.
59. S. P. Voinigescu, K. Iniewski, R. Lisak, C. A. T. Salama, J. P. Noel, D. C. Houghton, Solid State Electron. 1994, 37, 1491.
60. O. Ambacher, J. Smart, J. R. Shealy, N. G. Weimann, K. Chu, M. Murphy, W. J. Schaff, L. F. Eastman, R. Dimitrov, L. Wittmer, M. Stutzmann, W. Rieger, J. Hilsenbeck, J. Appl. Phys. 1999, 85, 3222.
61. E. T. Yu, G. J. Sullivan, P. M. Asbeck, C. D. Wang, D. Qiao, S. S. Lau, Appl. Phys. Lett. 1997, 71, 2794.
62. G. Adamopoulos, S. Thomas, P. H. Wobkenberg, D. D. C. Bradley, M. A. McLachlan, T. D. Anthopoulos, Adv. Mater. 2011, 23, 1894.
63. Y. M. Park, A. Desai, A. Salleo, L. Jimison, Chem. Mater. 2013, 25, 2571.
64. H. Ohta, M. Orita, M. Hirano, H. Tanji, H. Kawazoe, H. Hosono, Appl. Phys. Lett. 2000, 76, 2740.
65. P. Erhart, A. Klein, R. Egdell, K. Albe, Phys. Rev. B 2007, 75, 153205.
66. A. Walsh, J. Da Silva, S.-H. Wei, C. Körber, A. Klein, L. Piper, A. DeMasi, K. Smith, G. Panaccione, P. Torelli, D. Payne, A. Bourlange, R. Egdell, Phys. Rev. Lett. 2008, 100, 167402.
67. P. King, T. Veal, F. Fuchs, C. Wang, D. Payne, A. Bourlange, H. Zhang, G. Bell, V. Cimalla, O. Ambacher, R. Egdell, F. Bechstedt, C. McConville, Phys. Rev. B 2009, 79, 205211.
68. J. Anderson, G. V. d. W. Chris, Rep. Prog. Phys. 2009, 72, 126501.