Modifying the surface of polycrystalline ZnO films using a monolayer of organic molecules with carboxylic acid attachment groups increases the field-effect electron mobility and zero-bias conductivity, resulting in improved transistors and transparent conductors. The improvement is consistent with the passivation of defects via covalent bonding of the carboxylic acid and is reversible by exposure to a UV-ozone lamp. The properties of the solvent used for the attachment are crucial because solvents with high acid dissociation constants (Ka) for carboxylic acids lead to high proton activities and etching of the nanometers-thick ZnO films, masking the electronic effect.

1.
Z. R.
Tian
,
J. A.
Voigt
,
J.
Liu
,
B.
McKenzie
,
M. J.
Mcdermott
,
M. A.
Rodriguez
,
H.
Konishi
, and
H.
Xu
,
Nature Mater.
2
,
821
(
2003
).
2.
R. L.
Hoffman
,
B. J.
Norris
, and
J. F.
Wager
,
Appl. Phys. Lett.
82
,
733
(
2003
).
3.
E. M. C.
Fortunato
,
P. M. C.
Barquinha
,
A. C. M. B. G.
Pimentel
,
A. M. F.
Gonçalves
,
A. J. S.
Marques
,
L. M. N.
Pereira
, and
R. F. P.
Martins
,
Adv. Mater.
17
,
590
(
2005
).
4.
K. H.
Tam
,
C. K.
Cheung
,
Y. H.
Leung
,
A. B.
Djurisic
,
C. C.
Liang
,
C. D.
Beling
,
S.
Fung
,
W. M.
Kwok
,
D. L.
Phillips
,
L.
Ding
, and
W. K.
Ge
,
J. Phys. Chem. B
110
,
20865
(
2006
).
5.
B.-Y.
Oh
,
M.-C.
Jeong
,
D.-S.
Kim
,
W.
Lee
, and
J.-M.
Myoung
,
J. Cryst. Growth
281
,
475
(
2005
).
6.
Y.
Natsume
and
H.
Sakata
,
J. Mater. Sci.: Mater. Electron.
12
,
87
(
2001
).
7.
M. V.
Ponomarev
,
K.
Sharma
,
M. A.
Verheijen
,
M. C. M.
van de Sanden
, and
M.
Creatore
,
J. Appl. Phys.
111
,
063715
(
2012
).
8.
C. G.
Van de Walle
,
Phys. Rev. Lett.
85
,
1012
(
2000
).
9.
B.
Lin
,
Z.
Fu
, and
Y.
Jia
,
Appl. Phys. Lett.
79
,
943
(
2001
).
10.
R. C.
Hoffmann
,
S.
Dilfer
,
A.
Issanin
, and
J. J.
Schneider
,
Phys. Status Solidi A
207
,
1590
(
2010
).
11.
Y.
Sun
and
J. A.
Rogers
,
Adv. Mater.
19
,
1897
(
2007
).
12.
K.
Hess
,
I.
Kizilyalli
, and
J. W.
Lyding
,
IEEE Trans. Electron Devices
45
,
406
(
1998
).
13.
C. G.
Allen
,
D. J.
Baker
,
J. M.
Albin
,
H. E.
Oertli
,
D. T.
Gillaspie
,
D. C.
Olson
,
T. E.
Furtak
, and
R. T.
Collins
,
Langmuir
24
,
13393
(
2008
).
14.
T. C.
Monson
,
M. T.
Lloyd
,
D. C.
Olson
,
Y.-J.
Lee
, and
J. W. P.
Hsu
,
Adv. Mater.
20
,
4755
(
2008
).
15.
C.
Badre
,
T.
Pauporté
,
M.
Turmine
, and
D.
Lincot
,
Nanotechnology
18
,
365705
(
2007
).
16.
G.
Kwak
,
M.
Seol
,
Y.
Tak
, and
K.
Yong
,
J. Phys. Chem. C
113
,
12085
(
2009
).
17.
C.
Lao
,
C. P.
Wong
, and
Z. L.
Wang
,
Nano Lett.
7
,
1323
(
2007
).
18.
J. W.
Spalenka
,
P.
Paoprasert
,
R.
Franking
,
R. J.
Hamers
,
P.
Gopalan
, and
P. G.
Evans
,
Appl. Phys. Lett.
98
,
103303
(
2011
).
19.
C. G.
Allen
,
D. J.
Baker
,
T. M.
Brenner
,
C. C.
Weigand
,
J. M.
Albin
,
K. X.
Steirer
,
D. C.
Olson
,
C.
Ladam
,
D. S.
Ginley
,
R. T.
Collins
, and
T. E.
Furtak
,
J. Phys. Chem. C
116
,
8872
(
2012
).
20.
S.-H.
Yi
,
S.-K.
Choi
,
J.-M.
Jang
,
J.-A.
Kim
, and
W.-G.
Jung
,
J. Colloid Interface Sci.
313
,
705
(
2007
).
21.
S. T.
Meyers
,
J. T.
Anderson
,
C. M.
Hung
,
J.
Thompson
,
J. F.
Wager
, and
D. A.
Keszler
,
J. Am. Chem. Soc.
130
,
17603
(
2008
).
22.
L. E.
Greene
,
M.
Law
,
D. H.
Tan
,
M.
Montano
,
J.
Goldberger
,
G.
Somorjai
, and
P.
Yang
,
Nano Lett.
5
,
1231
(
2005
).
23.
F.
Ding
,
J. M.
Smith
, and
H.
Wang
,
J. Org. Chem.
74
,
2679
(
2009
).
24.
F.
Maran
,
D.
Celadon
,
M. G.
Severin
, and
E.
Vianello
,
J. Am. Chem. Soc.
113
,
9320
(
1991
).
25.
T. W. G.
Solomons
and
C. B.
Fryhle
,
Organic Chemistry
(
Wiley
,
2008
), p.
247
.
26.
K.
Sarmini
and
E.
Kenddler
,
J. Biochem. Biophys. Methods
38
,
123
(
1999
).
27.
J. W.
Spalenka
,
E. M.
Mannebach
,
D. J.
Bindl
,
M. S.
Arnold
, and
P. G.
Evans
,
Appl. Phys. Lett.
99
,
193304
(
2011
).
28.
H. S.
Bae
,
M. H.
Yoon
,
J. H.
Kim
, and
S.
Im
,
Appl. Phys. Lett.
83
,
5313
(
2003
).
29.
Y.
Liu
,
Z.
Zhang
,
H.
Xu
,
L.
Zhang
,
Z.
Wang
,
W.
Li
,
L.
Ding
,
Y.
Hu
,
M.
Gao
,
Q.
Li
, and
L.-M.
Peng
,
J. Phys. Chem. C
113
,
16796
(
2009
).
30.
C.-S.
Li
,
Y.-N.
Li
,
Y.-L.
Wu
,
B.-S.
Ong
, and
F.-O.
Loutfy
,
J. Mater. Chem.
19
,
1626
(
2009
).
31.
A. E.
Jimenez-Gonzalez
,
J. A.
Soto Ureta
, and
R.
Suarez-Parra
,
J. Cryst. Growth
192
,
430
(
1998
).
32.
B. N.
Pal
,
P.
Trottman
,
J.
Sun
, and
H. E.
Katz
,
Adv. Funct. Mater.
18
,
1832
(
2008
).
33.
J. F.
Vig
,
J. Vac. Sci. Technol. A
3
,
1027
(
1985
).
34.
W. M.
Tang
,
M. T.
Greiner
,
Z. H.
Lu
,
W. T.
Ng
, and
H. G.
Nam
,
Thin Solid Films
520
,
569
(
2011
).
35.
A.
Hagfeldt
,
G.
Boschloo
,
L.
Sun
,
L.
Kloo
, and
H.
Petterson
,
Chem. Rev.
110
,
6595
(
2010
).
You do not currently have access to this content.