To avoid the problem of air sensitive and wet-etched Zn and/or Ga contained amorphous oxide transistors, we propose an alternative amorphous semiconductor of indium silicon tungsten oxide as the channel material for thin film transistors. In this study, we employ the material to reveal the relation between the active thin film and the transistor performance with aid of x-ray reflectivity study. By adjusting the pre-annealing temperature, we find that the film densification and interface flatness between the film and gate insulator are crucial for achieving controllable high-performance transistors. The material and findings in the study are believed helpful for realizing controllable high-performance stable transistors.

1.
K.
Nomura
,
H.
Ohta
,
K.
Ueda
,
T.
Kamiya
,
M.
Hirano
, and
H.
Hosono
,
Science
300
,
1269
(
2003
).
2.
K.
Nomura
,
H.
Ohta
,
A.
Takagi
,
T.
Kamiya
,
M.
Hirano
, and
H.
Hosono
,
Nature
432
,
488
(
2004
).
3.
E.
Fortunato
,
P.
Barquinha
, and
R.
Martins
,
Adv. Mater.
24
,
2945
(
2012
).
4.
J.-Y.
Kwon
,
D.-J.
Lee
, and
K.-B.
Kim
,
Electron. Mater. Lett.
7
,
1
(
2011
).
5.
P. K.
Nayak
,
M. N.
Hedhili
,
D.
Cha
, and
H. N.
Alshareef
,
Appl. Phys. Lett.
103
,
033518
(
2013
).
6.
G.
Gonçalves
,
P.
Barquinha
,
L.
Pereira
,
N.
Franco
,
E.
Alves
,
R.
Martins
, and
E.
Fortunato
,
Electrochem. Solid State Lett.
13
,
H20
(
2010
).
7.
S.
Aikawa
,
T.
Nabatame
, and
K.
Tsukagoshi
,
Appl. Phys. Lett.
103
,
172105
(
2013
).
8.
N.
Mitoma
,
S.
Aikawa
,
X.
Gao
,
T.
Kizu
,
M.
Shimizu
,
M.-F.
Lin
,
T.
Nabatame
, and
K.
Tsukagoshi
,
Appl. Phys. Lett.
104
,
102103
(
2014
).
9.
S. Y.
Park
,
K. H.
Ji
,
H. Y.
Jung
,
J.-I.
Kim
,
R.
Choi
,
K. S.
Son
,
M. K.
Ryu
,
S.
Lee
, and
J. K.
Jeong
,
Appl. Phys. Lett.
100
,
162108
(
2012
).
10.
S.
Aikawa
,
P.
Darmawan
,
K.
Yanagisawa
,
T.
Nabatame
,
Y.
Abe
, and
K.
Tsukagoshi
,
Appl. Phys. Lett.
102
,
102101
(
2013
).
11.
T.
Kizu
,
S.
Aikawa
,
N.
Mitoma
,
M.
Shimizu
,
X.
Gao
,
M.-F.
Lin
,
T.
Nabatame
, and
K.
Tsukagoshi
,
Appl. Phys. Lett.
104
,
152103
(
2014
).
12.
S.
Park
,
S.-E.
Ahn
,
I.
Song
,
W.
Chae
,
M.
Han
,
J.
Lee
, and
S.
Jeon
,
J. Vac. Sci. Technol. B
31
,
050605
(
2013
).
13.
H.
Pu
,
Q.
Zhou
,
L.
Yue
, and
Q.
Zhang
,
Semicond. Sci. Technol.
28
,
105002
(
2013
).
14.
M. P.
Hung
,
D.
Wang
,
J.
Jiang
, and
M.
Furuta
,
ECS Solid State Lett.
3
,
Q13
(
2014
).
15.
Y.
Ueoka
,
Y.
Ishikawa
,
N.
Maejima
,
F.
Matsui
,
H.
Matsui
,
H.
Yamazaki
,
S.
Urakawa
,
M.
Horita
,
H.
Daimon
, and
Y.
Uraoka
,
J. Appl. Phys.
114
,
163713
(
2013
).
16.
K.
Ghaffarzadeh
,
A.
Nathan
,
J.
Robertson
,
S.
Kim
,
S.
Jeon
,
C.
Kim
,
U.-I.
Chung
, and
J.-H.
Lee
,
Appl. Phys. Lett.
97
,
113504
(
2010
).
17.
J. W.
Hennek
,
J.
Smith
,
A.
Yan
,
M.-G.
Kim
,
W.
Zhao
,
V. P.
Dravid
,
A.
Facchetti
, and
T. J.
Marks
,
J. Am. Chem. Soc.
135
,
10729
(
2013
).
18.
E.
Chong
,
S. H.
Kim
, and
S. Y.
Lee
,
Appl. Phys. Lett.
97
,
252112
(
2010
).
19.
J.
Liu
,
D. B.
Buchholz
,
R. P. H.
Chang
,
A.
Facchetti
, and
T. J.
Marks
,
Adv. Mater.
22
,
2333
(
2010
).
20.
H.
Li
,
M.
Qu
, and
Q.
Zhang
,
IEEE Electron Devices Lett.
34
,
1268
(
2013
).
21.
J.-S.
Park
,
K. S.
Kim
,
Y. G.
Park
,
Y. G.
Mo
,
H. D.
Kim
, and
J. K.
Jeong
,
Adv. Mater.
21
,
329
(
2009
).
22.
T.
Kamiya
,
K.
Nomura
, and
H.
Hosono
,
J. Disp. Technol.
5
,
273
(
2009
).
23.
J. S.
Park
,
W.-J.
Maeng
,
H.-S.
Kim
, and
J.-S.
Park
,
Thin Solid Films
520
,
1679
(
2012
).
24.
T.
Kamiya
and
H.
Hosono
,
NPG Asia Mater.
2
,
15
(
2010
).
25.
K.-H.
Liu
,
T.-C.
Chang
,
K.-C.
Chang
,
T.-M.
Tsai
,
T.-Y.
Hsieh
,
M.-C.
Chen
,
B.-L.
Yeh
, and
W.-C.
Chou
,
Appl. Phys. Lett.
104
,
103501
(
2014
).
26.
S.
Chang
,
Y. S.
Do
,
J.-W.
Kim
,
B. Y.
Hwang
,
J.
Choi
,
B.-H.
Choi
,
Y.-H.
Lee
,
K. C.
Choi
, and
B.-K.
Ju
,
Adv. Funct. Mater.
24
,
3482
(
2014
).
27.
H. Q.
Chiang
,
B. R.
McFarlane
,
D.
Hong
,
R. E.
Presley
, and
J. F.
Wager
,
J. Non-Cryst. Solids
354
,
2826
(
2008
).
28.
T.
Kamiya
,
K.
Nomura
, and
H.
Hosono
,
Sci. Technol. Adv. Mater.
11
,
044305
(
2010
).
29.
H.
Kim
,
J. Y.
Moon
,
Y.-W.
Heo
, and
H. S.
Lee
,
Thin Solid Films
518
,
6348
(
2010
).
30.
D.
Kang
,
H.
Lim
,
C.
Kim
,
I.
Song
,
J.
Park
,
Y.
Park
, and
J.
Chung
,
Appl. Phys. Lett.
90
,
192101
(
2007
).
31.
J. K.
Jeong
,
H. W.
Yang
,
J. H.
Jeong
,
Y.-G.
Mo
, and
H. D.
Kim
,
Appl. Phys. Lett.
93
,
123508
(
2008
).
32.
K.
Umeda
,
T.
Miyasako
,
A.
Sugiyama
,
A.
Tanaka
,
M.
Suzuki
,
E.
Tokumitsu
, and
T.
Shimoda
,
J. Appl. Phys.
113
,
184509
(
2013
).
33.
M.
Li
,
L.
Lan
,
M.
Xu
,
H.
Xu
,
D.
Luo
,
P.
Xiao
, and
J.
Peng
,
Solid State Electron.
91
,
9
(
2014
).
34.
L.
Lai
and
E. A.
Irene
,
J. Appl. Phys.
86
,
1729
(
1999
).
35.
D. E.
Walker
,
M.
Major
,
M. B.
Yazdi
,
A.
Klyszcz
,
M.
Haeming
,
K.
Bonrad
,
C.
Melzer
,
W.
Donner
, and
H.
von Seggern
,
ACS Appl. Mater. Interfaces
4
,
6835
(
2012
).
36.
J. H.
Jeong
,
H. W.
Yang
,
J.-S.
Park
,
J. K.
Jeong
,
Y.-G.
Mo
,
H. D.
Kim
,
J.
Song
, and
C. S.
Hwang
,
Electrochem. Solid State Lett.
11
,
H157
(
2008
).
37.
M.
Yasaka
,
Rigaku J.
26
(
2
),
1
(
2010
).
38.
H.-G.
Flesch
,
O.
Werzer
,
M.
Weis
,
J.
Jakabovič
,
J.
Kováč
,
D.
Haško
,
G.
Jakopič
,
H. J.
Wondergem
, and
R.
Resel
,
Phys. Status Solidi A
206
,
1727
(
2009
).
39.
W.
Ou-Yang
,
T.
Uemura
,
K.
Miyake
,
S.
Onish
,
T.
Kato
,
M.
Katayama
,
M.
Kang
,
K.
Takimiya
,
M.
Ikeda
,
H.
Kuwabara
,
M.
Hamada
, and
J.
Takeya
,
Appl. Phys. Lett.
101
,
223304
(
2012
).
40.
See supplementary material at http://dx.doi.org/10.1063/1.4898815 for full scaled XRR data and fitted results with discussion.
41.
W.
Ou-Yang
,
M.
Weis
,
T.
Manaka
, and
M.
Iwamoto
,
Jpn. J. Appl. Phys.
51
,
024102
(
2012
).
42.
X.
Chen
,
W.
Ou-Yang
,
M.
Weis
,
D.
Taguchi
,
T.
Manaka
, and
M.
Iwamoto
,
Jpn. J. Appl. Phys., Part 1
49
,
021601
(
2010
).
43.
M.-H.
Lee
,
C.-C.
Shih
,
J.-S.
Chen
,
W.-M.
Huang
,
F.-Y.
Gan
,
Y.-C.
Shih
,
C. X.
Qiu
, and
I.-S.
Shih
,
SID Symp. Dig. Tech. Paper
40
,
191
(
2009
).
44.
K.
Nomura
,
T.
Kamiya
,
M.
Hirano
, and
H.
Hosono
,
Appl. Phys. Lett.
95
,
013502
(
2009
).
45.
W.
Ou-Yang
,
M.
Weis
,
D.
Taguchi
,
X.
Chen
,
T.
Manaka
, and
M.
Iwamoto
,
J. Appl. Phys.
107
,
124506
(
2010
).

Supplementary Material

You do not currently have access to this content.