High-Performance Flexible Multilayer MoS2 Transistors on Solution-Based Polyimide Substrates

Advanced Functional Materials

Volumn 26, Issue 15, 2016, Pages 2426-2434

  Song, Won Geun ^a   Kwon, Hyuk Jun ^b   Park, Jozeph ^a   Yeo, Junyeob ^b   Kim, Minjeong ^a   Park, Suntak ^c   Yun, Sungryul ^c   Kyung, Ki Uk ^c   Grigoropoulos, Costas P ^b   Kim, Sunkook ^a   Hong, Young Ki ^a  

^a Kyung Hee University   (South Korea)

^b UNIVERSITY OF CALIFORNIA   (United States)

^c Electronics and Telecommunications Research Institute (ETRI)   (South Korea)

Author keywords

flexible electronics; MoS2; thin film transistors; transition metal dichalcogenide

Indexed keywords

BENDING TESTS; ELECTRONIC PROPERTIES; FIELD EFFECT TRANSISTORS; FILM PREPARATION; FLEXIBLE ELECTRONICS; MOLYBDENUM COMPOUNDS; MULTILAYERS; ORGANIC LASERS; POLYIMIDES; RECONFIGURABLE HARDWARE; SILICON WAFERS; THIN FILM TRANSISTORS; TRANSISTORS; TRANSITION METALS;

CYCLIC BENDING TESTS; FIELD-EFFECT MOBILITIES; HIGH CARRIER MOBILITY; INTEGRATED CIRCUITRY; MECHANICAL FLEXIBILITY; MOLYBDENUM DISULFIDE; PROCESS ARCHITECTURE; TRANSITION METAL DICHALCOGENIDES;

SUBSTRATES;

EID: 85065436394     PISSN: 1616301X     EISSN: 16163028     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/adfm.201505019     Document Type: Article

References (72)

1. a) S. R. Forrest, Nature 2004, 428, 911;
2. b) G. Crawford, Flexible Flat Panel Displays, John Wiley & Sons, Chichester 2005;
3. c) D. Akinwande, N. Petrone, J. Hone, Nat. Commun. 2015, 5, 5678.
4. a) H. Y. Chang, S. Yang, J. Lee, L. Tao, W. S. Hwang, D. Jena, N. Lu, D. Akinwande, ACS Nano 2013, 7, 5446;
5. b) R. Cheng, S. Jiang, Y. Chen, Y. Liu, N. Weiss, H. C. Cheng, H. Wu, Y. Huang, X. Duan, Nat. Commun. 2014, 5, 5143;
6. c) J. Pu, L. J. Li, T. Takenobu, Phys. Chem. Chem. Phys. 2014, 16, 14996;
7. d) W. Zhu, M. N. Yogeesh, S. Yang, S. H. Aldave, J. S. Kim, S. Sonde, L. Tao, N. Lu, D. Akinwande, Nano Lett. 2015, 15, 1883.
8. a) K. J. Allen, Proc. IEEE 2005, 93, 1394;
9. b) K. Jain, M. Klosner, M. Zemel, S. Raghunandan, Proc. IEEE 2005, 93, 1500;
10. c) M. C. Choi, Y. Kim, C. S. Ha, Prog. Polym. Sci. 2008, 33, 581.
11. a) M. Kaltenbrunner, M. S. White, E. D. Głowacki, T. Sekitani, T. Someya, N. S. Sariciftci, S. Bauer, Nat. Commun. 2012, 3, 770;
12. b) X. Peng, L. Peng, C. Wu, Y. Xie, Chem. Soc. Rev. 2014, 43, 3303;
13. c) X. Wang, X. Lu, B. Liu, D. Chen, Y. Tong, G. Shen, Adv. Mater. 2014, 26, 4763.
14. a) A. N. Sokolov, M. E. Roberts, Z. Bao, Mater. Today 2009, 12, 12;
15. b) C. Pang, G. Y. Lee, T. I. Kim, S. M. Kim, H. N. Kim, S. H. Ahn, K. Y. Suh, Nat. Mater. 2012, 11, 795;
16. c) B. C. K. Tee, C. Wang, R. Allen, Z. Bao, Nat. Nanotechnol. 2012, 7, 825;
17. d) C. Wang, D. Hwang, Z. Yu, K. Takei, J. Park, T. Chen, B. Ma, A. Javey, Nat. Mater. 2013, 12, 899;
18. e) M. Segev-Bar, H. Haick, ACS Nano 2013, 7, 8366;
19. f) S. Gong, W. Schwalb, Y. Wang, Y. Chen, Y. Tang, J. Si, B. Shirinzadeh, W. Cheng, Nat. Commun. 2014, 5, 3132;
20. g) J. Kim, M. Lee, J. S. Rhim, P. Wang, N. Lu, D. H. Kim, Biomed. Eng. Lett. 2014, 4, 95.
21. a) Y. Xu, IEEE Sens. J. 2013, 13, 3962;
22. b) S. J. Benight, C. Wang, J. B. H. Tok, Z. Bao, Prog. Polym. Sci. 2013, 38, 1961;
23. c) G. Schwartz, B. C. K. Tee, J. Mei, A. L. Appleton, D. H. Kim, H. Wang, Z. Bao, Nat. Commun. 2013, 4, 1859;
24. d) W. Zeng, L. Shu, Q. Li, S. Chen, F. Wang, X. M. Tao, Adv. Mater. 2014, 26, 5310.
25. a) S. Bertolazzi, J. Brivio, A. Kis, ACS Nano 2011, 5, 9703;
26. b) G. A. Salvatore, N. Münzenrieder, C. Barraud, L. Petti, C. Zysset, L. Büthe, K. Ensslin, G. Tröster, ACS Nano 2013, 7, 8809.
27. a) B. Radisavljevic, A. Radenovic, J. Brivio, V. Giacometti, A. Kis, Nat. Nanotechnol. 2011, 6, 147;
28. b) Q. H. Wang, K. Kalantar-Zadeh, A. Kis, J. N. Coleman, M. S. Strano, Nat. Nanotechnol. 2012, 7, 699;
29. c) W. Choi, M. Y. Cho, A. Konar, J. H. Lee, G. B. Cha, S. C. Hong, S. Kim, J. Kim, D. Jena, J. Joo, S. Kim, Adv. Mater. 2012, 24, 5832;
30. d) S. Kim, A. Konar, W. S. Hwang, J. H. Lee, J. Lee, J. Yang, C. Jung, H. Kim, J. B. Yoo, J. Y. Choi, Y. W. Jin, S. Y. Lee, D. Jena, W. Choi, K. Kim, Nat. Commun. 2012, 3, 1011;
31. e) M. Chhowalla, H. S. Shin, G. Eda, L. J. Li, K. P. Loh, H. Zhang, Nat. Chem. 2013, 5, 263.
32. a) M. Hasegawa, K. Horie, Prog. Polym. Sci. 2001, 26, 259;
33. b) K. L. Mittal, Polyimides: Synthesis, Characterization, and Applications, Springer Science & Business Media, New York 2013.
34. a) J. Y. Kim, J. H. Jung, D. E. Lee, J. Joo, Synth. Met. 2002, 126, 311;
35. b) J. Ouyang, Q. Xu, C. W. Chu, Y. Yang, G. Li, J. Shinar, Polymer 2004, 45, 8443;
36. c) U. Lang, E. Muller, N. Naujoks, J. Dual, Adv. Funct. Mater. 2009, 19, 1215.
37. B. Y. Ahn, D. J. Lorang, J. A. Lewis, Nanoscale 2011, 3, 2700.
38. a) J. Wu, H. A. Becerril, Z. Bao, Z. Liu, Y. Chen, P. Peumans, Appl. Phys. Lett. 2008, 92, 263302;
39. b) G. Eda, G. Fanchini, M. Chhowalla, Nat. Nanotechnol. 2008, 3, 270;
40. c) K. S. Kim, Y. Zhao, H. Jang, S. Y. Lee, J. M. Kim, K. S. Kim, J. H. Ahn, P. Kim, J. Y. Choi, B. H. Hong, Nature 2009, 457, 706.
41. a) M. Kaempgen, G. S. Duesberg, S. Roth, Appl. Surf. Sci. 2005, 252, 425;
42. b) K. A. Watson, S. Ghose, D. M. Delozier, J. G. Smith Jr, J. W. Connell, Polymer 2005, 46, 2076.
43. a) F. M. Blighe, Y. R. Hernandez, W. J. Blau, J. N. Coleman, Adv. Mater. 2007, 19, 4443;
44. b) S. De, P. E. Lyons, S. Sorel, E. M. Doherty, P. J. King, W. J. Blau, P. N. Nirmalraj, J. J. Boland, V. Scardaci, J. Joimel, J. N. Coleman, ACS Nano 2009, 3, 714;
45. c) Z. Yu, X. Niu, Z. Liu, Q. Pei, Adv. Mater. 2011, 23, 3989.
46. a) J. Y. Lee, S. T. Connor, Y. Cui, P. Peumans, Nano Lett. 2008, 8, 689;
47. b) S. De, T. M. Higgins, P. E. Lyons, E. M. Doherty, P. N. Nirmalraj, W. J. Blau, J. J. Boland, J. N. Coleman, ACS Nano 2009, 3, 1767;
48. c) L. Hu, H. S. Kim, J. Y. Lee, P. Peumans, Y. Cui, ACS Nano 2010, 4, 2955;
49. d) A. R. Madaria, A. Kumar, C. Zhou, Nanotechnology 2011, 22, 245201.
50. H. G. Im, S. H. Jung, J. Jin, D. Lee, J. Lee, D. Lee, J. Y. Lee, I. D. Kim, B. S. Bae, ACS Nano 2014, 8, 10973.
51. S. Han, S. Hong, J. Ham, J. Yeo, J. Lee, B. Kang, P. Lee, J. Kwon, S. S. Lee, M. Y. Yang, S. H. Ko, Adv. Mater. 2014, 26, 5808.
52. E. C. Garnett, W. Cai, J. J. Cha, F. Mahmood, S. T. Connor, M. Greyson Christoforo, Y. Cui, M. D. McGehee, M. L. Brongersma, Nat. Mater. 2012, 11, 241.
53. a) H. Lifka, C. Tanase, D. McCulloch, P. Van De Weijer, I. French, SID. Int. Symp. Dig. Tec. 2007, 38, 1599;
54. b) M. S. Ko, C. Y. Im, I. Lee, J. H. Lee, S. Kim, W. E. Hong, J. S. Ro, SID. Int. Symp. Dig. Tec. 2011, 42, 118.
55. M. Amjadi, A. Pichitpajongkit, S. Lee, S. Ryu, I. Park, ACS Nano 2014, 8, 5154;
56. b) W. G. Song, S. Yun, K. Kyung, J. Lee, J. Baek, S. Kim, Y. K. Hong, J. Nanosci. Nanotechnol. 2016, DOI: 10.1166/jnn.2016.12512.
57. a) J. Lee, P. Lee, H. Lee, D. Lee, S. S. Lee, S. H. Ko, Nanoscale 2012, 4, 6408;
58. b) S. M. Bergin, Y. H. Chen, A. R. Rathmell, P. Charbonneau, Z. Y. Li, B. J. Wiley, Nanoscale 2012, 4, 1996;
59. c) S. K. Duan, Q. L. Niu, J. F. Wei, J. B. He, Y. A. Yin, Y. Zhang, Phys. Chem. Chem. Phys. 2015, 17, 8106.
60. a) S. Das, H. Y. Chen, A. V. Penumatcha, J. Appenzeller, Nano Lett. 2013, 13, 100;
61. b) J. Kwon, Y. K. Hong, H. J. Kwon, Y. Jin Park, B. Yoo, J. Kim, C. P. Grigoropoulos, M. Suk Oh, S. Kim, Nanotechnology 2015, 26, 035202.
62. W. Bao, X. Cai, D. Kim, K. Sridhara, M. S. Fuhrer, Appl. Phys. Lett. 2013, 102, 042104.
63. C. Jang, S. Adam, J. H. Chen, E. D. Williams, S. Das Sarma, M. S. Fuhrer, Phys. Rev. Lett. 2008, 101, 146805.
64. H. J. Kwon, H. Shim, S. Kim, W. Choi, Y. Chun, I. Kee, S. Lee, Appl. Phys. Lett. 2011, 98, 151904.
65. a) M. Ohring, The Materials Science of Thin Films, Academic Press, San Diego, CA 1992;
66. b) D. H. Kim, J. H. Ahn, M. C. Won, H. S. Kim, T. H. Kim, J. Song, Y. Y. Huang, Z. Liu, C. Lu, J. A. Rogers, Science 2008, 320, 507;
67. c) D. Kim, G. Shin, Y. J. Kang, W. Kim, J. S. Ha, ACS Nano 2013, 7, 7975.
68. J. Pu, Y. Yomogida, K. K. Liu, L. J. Li, Y. Iwasa, T. Takenobu, Nano Lett. 2012, 12, 4013.
69. G. H. Lee, Y. J. Yu, X. Cui, N. Petrone, C. H. Lee, M. S. Choi, D. Y. Lee, C. Lee, W. J. Yoo, K. Watanabe, T. Taniguchi, C. Nuckolls, P. Kim, J. Hone, ACS Nano 2013, 7, 7931.
70. J. Yoon, W. Park, G. Y. Bae, Y. Kim, H. S. Jang, Y. Hyun, S. K. Lim, Y. H. Kahng, W. K. Hong, B. H. Lee, H. C. Ko, Small 2013, 9, 3295.
71. M. Amani, R. A. Burke, R. M. Proie, M. Dubey, Nanotechnology 2015, 26, 115202.
72. H.-Y. Chang, M. N. Yogeesh, R. Ghosh, A. Rai, A. Sanne, S. Yang, N. Lu, S. K. Banerjee, D. Akinwande, Adv. Mater. 2016, DOI: 10.1002/adma.201504309.