Amorphous InGaZnO (a-IGZO) thin-film transistors are a leading contender for active channel materials in next generation flat panel displays and flexible electronics. Improved electronic functionality has been linked to the increased density of a-IGZO, and while much work has looked at high-temperature processes, studies at temperatures compatible with flexible substrates are needed. Here, compositional and structural analyses show that short term, low-temperature annealing (<6 h) can increase the density of sputtered a-IGZO by up to 5.6% for temperatures below 300 °C, which is expected to improve the transistor performance, while annealing for longer times leads to a subsequent decrease in density due to oxygen absorption.

1.
K.
Nomura
,
H.
Ohta
,
K.
Ueda
,
T.
Kamiya
,
M.
Hirano
, and
H.
Hosono
,
Science
300
(
5623
),
1269
(
2003
).
2.
K.
Nomura
,
H.
Ohta
,
A.
Takagi
,
T.
Kamiya
,
M.
Hirano
, and
H.
Hosono
,
Nature
432
(
7016
),
488
(
2004
).
3.
T.
Kamiya
and
H.
Hosono
,
Int. J. Appl. Ceram. Technol.
2
(
4
),
285
(
2005
).
4.
J. S.
Park
,
W. J.
Maeng
,
H. S.
Kim
, and
J. S.
Park
,
Thin Solid Films
520
(
6
),
1679
(
2012
).
5.
E.
Fortunato
,
P.
Barquinha
, and
R.
Martins
,
Adv. Mater.
24
(
22
),
2945
(
2012
).
6.
D.
Gamota
,
M.
Joyce
,
A.
Schaller
, and
J.
Zhang
, “
Large area flexible electronics
,” in
iNEMI Roadmap 2015
(
2015
).
7.
A.
Suresh
,
P.
Gollakota
,
P.
Wellenius
,
A.
Dhawan
, and
J. F.
Muth
,
Thin Solid Films
516
(
7
),
1326
(
2008
).
8.
Y.
Kikuchi
,
K.
Nomura
,
H.
Yanagi
,
T.
Kamiya
,
M.
Hirano
, and
H.
Hosono
,
Thin Solid Films
518
(
11
),
3017
(
2010
).
9.
J.
Liu
,
D. B.
Buchholz
,
J. W.
Hennek
,
R. P. H.
Chang
,
A.
Facchetti
, and
T. J.
Marks
,
J. Am. Chem. Soc.
132
(
34
),
11934
(
2010
).
10.
H.
Yabuta
,
M.
Sano
,
K.
Abe
,
T.
Aiba
,
T.
Den
,
H.
Kumomi
,
K.
Nomura
,
T.
Kamiya
, and
H.
Hosono
,
Appl. Phys. Lett.
89
(
11
),
112123
(
2006
).
11.
C. J.
Kim
,
D.
Kang
,
I.
Song
,
J. C.
Park
,
H.
Lim
,
S.
Kim
,
E.
Lee
,
R.
Chung
,
J. C.
Lee
, and
Y.
Park
, in
International Electron Devices Meeting
(
2006
), p.
1
.
12.
J. K.
Jeong
,
J. H.
Jeong
,
J. H.
Choi
,
J. S.
Im
,
S. H.
Kim
,
H. W.
Yang
,
K. N.
Kang
,
K. S.
Kim
,
T. K.
Ahn
,
H.-J.
Chung
,
M.
Kim
,
B. S.
Gu
,
J.-S.
Park
,
Y.-G.
Mo
,
H. D.
Kim
, and
H. K.
Chung
,
SID Int. Symp. Dig. Tech.
39
(
1
),
1
(
2008
).
13.
Y. G.
Mo
,
M.
Kim
, and
H. D.
Kim
,
J. Soc. Inf. Disp.
19
(
1
),
16
(
2011
).
14.
M.
Ito
,
M.
Kon
,
M.
Ishizaki
, and
N.
Sekine
, in
Proceedings of the IDW/AD'05
(
2005
), p.
845
.
15.
M.
Ito
,
M.
Kon
,
C.
Miyazaki
,
N.
Ikeda
,
M.
Ishizaki
,
Y.
Ugajin
, and
N.
Sekine
,
IEICE Trans. Electron.
E90-C
(
11
),
2105
(
2007
).
16.
M.
Ito
,
M.
Kon
,
C.
Miyazaki
,
N.
Ikeda
,
M.
Ishizaki
,
R.
Matsubara
,
Y.
Ugajin
, and
N.
Sekine
,
Phys Status Solidi A
205
(
8
),
1885
(
2008
).
17.
H.
Ozaki
,
T.
Kawamura
,
H.
Wakana
,
T.
Yamazoe
, and
H.
Uchiyama
,
IEICE Electron. Express
8
(
4
),
225
(
2011
).
18.
B. D.
Yang
,
J. M.
Oh
,
H. J.
Kang
,
S. H.
Park
,
C. S.
Hwang
,
M. K.
Ryu
, and
J. E.
Pi
,
ETRI J.
35
(
4
),
610
(
2013
).
19.
K.
Myny
,
A. K.
Tripathi
,
J.-L.
van der Steen
, and
B.
Cobb
,
IEEE Commun. Mag.
53
(
10
),
182
(
2015
).
20.
A.
Suresh
,
P.
Wellenius
,
A.
Dhawan
, and
J.
Muth
,
Appl. Phys. Lett.
90
(
12
),
123512
(
2007
).
21.
J. H.
Lim
,
J. H.
Shim
,
J. H.
Choi
,
J.
Joo
,
K.
Park
,
H.
Jeon
,
M. R.
Moon
,
D.
Jung
,
H.
Kim
, and
H. J.
Lee
,
Appl. Phys. Lett.
95
(
1
),
012108
(
2009
).
22.
K. K.
Banger
,
Y.
Yamashita
,
K.
Mori
,
R. L.
Peterson
,
T.
Leedham
,
J.
Rickard
, and
H.
Sirringhaus
,
Nat. Mater.
10
(
1
),
45
(
2011
).
23.
Y. S.
Rim
and
H. J.
Kim
,
Phys Status Solidi A
211
(
9
),
2195
(
2014
).
24.
A.
Illiberi
,
B.
Cobb
,
A.
Sharma
,
T.
Grehl
,
H.
Brongersma
,
F.
Roozeboom
,
G.
Gelinck
, and
P.
Poodt
,
ACS Appl. Mater. Interfaces
7
(
6
),
3671
(
2015
).
25.
S. J.
Jeon
,
J. W.
Chang
,
K. S.
Choi
,
J. P.
Kar
,
T. I.
Lee
, and
J. M.
Myoung
,
Mater. Sci. Semicond. Process.
13
(
5–6
),
320
(
2010
).
26.
H. Q.
Chiang
,
B. R.
McFarlane
,
D.
Hong
,
R. E.
Presley
, and
J. F.
Wager
,
J. Non-Cryst. Solids
354
(
19–25
),
2826
(
2008
).
27.
T.
Kamiya
,
K.
Nomura
, and
H.
Hosono
,
Sci. Technol. Adv. Mater.
11
(
4
),
1
(
2010
).
28.
K.
Ide
,
K.
Nomura
,
H.
Hiramatsu
,
T.
Kamiya
, and
H. J.
Hosono
,
Appl. Phys.
111
(
7
),
073513
(
2012
).
29.
M. D. H.
Chowdhury
,
S. H.
Ryu
,
P.
Migliorato
, and
J.
Jang
,
J. Appl. Phys.
110
(
11
),
114503
(
2011
).
30.
H.-K.
Noh
,
K. J.
Chang
,
B.
Ryu
, and
W.-J.
Lee
,
Phys. Rev. B
84
(
11
),
115205
(
2011
).
31.
W.
Körner
,
D. F.
Urban
, and
C.
Elsässer
,
Phys. Status Solidi A
212
(
7
),
1476
(
2015
).
32.
H.
Song
,
Y.
Kang
,
H.-H.
Nahm
, and
S.
Han
,
Phys. Status Solidi B
252
(
8
),
1872
(
2015
).
33.
M. D. H.
Chowdhury
,
J. G.
Um
, and
J.
Jang
,
Appl. Phys. Lett.
105
(
23
),
233504
(
2014
).
34.
M. P.
Hung
,
D.
Wang
,
T.
Toda
,
J.
Jiang
, and
M.
Furuta
,
ECS J. Solid State Sci. Technol.
3
(
9
),
Q3023
(
2014
).
35.
J.
Grochowski
,
Y.
Hanyu
,
K.
Abe
,
J.
Kaczmarski
,
J.
Dyczewski
,
H.
Hiramatsu
,
H.
Kumomi
,
H.
Hosono
, and
T.
Kamiya
,
J. Disp. Technol.
11
(
6
),
523
(
2015
).
36.
K.
Jeon
,
C.
Kim
,
I.
Song
,
J.
Park
,
S.
Kim
,
S.
Kim
,
Y.
Park
,
J. H.
Park
,
S.
Lee
,
D. M.
Kim
, and
D. H.
Kim
,
Appl. Phys. Lett.
93
(
18
),
182102
(
2008
).
37.
K.
Nomura
,
T.
Kamiya
,
H.
Ohta
,
K.
Shimizu
,
M.
Hirano
, and
H.
Hosono
,
Phys. Status Solidi A
205
(
8
),
1910
(
2008
).
38.
M.
Björck
and
G.
Andersson
,
J. Appl. Crystallogr.
40
(
6
),
1174
(
2007
).
39.
M.
Wormington
,
Philos. Mag. Lett.
74
(
3
),
211
(
1996
).
40.
C. T.
Moynihan
,
P. B.
Macedo
,
C. J.
Montrose
,
C. J.
Montrose
,
P. K.
Gupta
,
M. A.
DeBolt
,
J. F.
Dill
,
B. E.
Dom
,
P. W.
Drake
,
A. J.
Easteal
,
P. B.
Elterman
,
R. P.
Moeller
,
H.
Sasabe
, and
J. A.
Wilder
,
Ann N. Y. Acad. Sci.
279
(
1 The Glass Tra
),
15
(
1976
).
41.
J.
Málek
and
J.
Shánělová
,
J. Therm. Anal. Calorim
60
(
3
),
975
(
2000
).
42.
K.
Nomura
,
A.
Takagi
,
T.
Kamiya
,
H.
Ohta
,
M.
Hirano
, and
H.
Hosono
,
Jpn. J. Appl. Phys.
45
(
5B
),
4303
(
2006
).
43.
K. H.
Ji
,
Kim
,
J.-I.
,
H. Y.
Jung
,
S. Y.
Park
,
R.
Choi
,
U. K.
Kim
,
C. S.
Hwang
,
D.
Lee
,
H.
Hwang
, and
J. K.
Jeong
,
Appl. Phys. Lett.
98
(
10
),
103509
(
2011
).
44.
C.-S.
Fuh
,
P.-T.
Liu
,
Y.-T.
Chou
,
L.-F.
Teng
, and
S. M.
Sze
,
ECS J. Solid State Sci.
2
(
1
),
Q1
(
2013
).
45.
A.
Hino
,
Y.
Takanashi
,
H.
Tao
,
S.
Morita
,
M.
Ochi
,
H.
Goto
,
K.
Hayashi
, and
T.
Kugimiya
,
J. Vac. Sci. Technol., B
32
(
3
),
031210
(
2014
).

Supplementary Material

You do not currently have access to this content.