We report on low operating voltage thin-film transistors (TFTs) and integrated inverters based on copper(I) thiocyanate (CuSCN) layers processed from solution at low temperature on free-standing plastic foils. As-fabricated coplanar bottom-gate and staggered top-gate TFTs exhibit hole-transporting characteristics with average mobility values of 0.0016 cm2 V−1 s−1 and 0.013 cm2 V−1 s−1, respectively, current on/off ratio in the range 102–104, and maximum operating voltages between −3.5 and −10 V, depending on the gate dielectric employed. The promising TFT characteristics enable fabrication of unipolar NOT gates on flexible free-standing plastic substrates with voltage gain of 3.4 at voltages as low as −3.5 V. Importantly, discrete CuSCN transistors and integrated logic inverters remain fully functional even when mechanically bent to a tensile radius of 4 mm, demonstrating the potential of the technology for flexible electronics.

1.
P.
Heremans
,
A. K.
Tripathi
,
A. D.
de Meux
,
E. C. P.
Smits
,
B.
Hou
,
G.
Pourtois
, and
G. H.
Gelinck
,
Adv. Mater.
28
(
22
),
4266
4282
(
2016
).
2.
A.
Nathan
,
A.
Ahnood
,
M. T.
Cole
,
S.
Lee
,
Y.
Suzuki
,
P.
Hiralal
,
F.
Bonaccorso
,
T.
Hasan
,
L.
Garcia-Gancedo
,
A.
Dyadyusha
,
S.
Haque
,
P.
Andrew
,
S.
Hofmann
,
J.
Moultrie
,
D. P.
Chu
,
A. J.
Flewitt
,
A. C.
Ferrari
,
M. J.
Kelly
,
J.
Robertson
,
G. A. J.
Amaratunga
, and
W. I.
Milne
,
Proc. IEEE
100
,
1486
1517
(
2012
).
3.
K.
Cherenack
and
L.
van Pieterson
,
J. Appl. Phys.
112
(
9
),
091301
(
2012
).
4.
D.
Makarov
,
M.
Melzer
,
D.
Karnaushenko
, and
O. G.
Schmidt
,
Appl. Phys. Rev.
3
(
1
),
011101
(
2016
).
5.
T.
Sekitani
and
T.
Someya
,
MRS Bull.
37
(
3
),
236
245
(
2012
).
6.
M. L.
Hammock
,
A.
Chortos
,
B. C. K.
Tee
,
J. B. H.
Tok
, and
Z. A.
Bao
,
Adv. Mater.
25
(
42
),
5997
6037
(
2013
).
7.
G.
Park
,
H. J.
Chung
,
K.
Kim
,
S. A.
Lim
,
J.
Kim
,
Y. S.
Kim
,
Y.
Liu
,
W. H.
Yeo
,
R. H.
Kim
,
S. S.
Kim
,
J. S.
Kim
,
Y. H.
Jung
,
T. I.
Kim
,
C.
Yee
,
J. A.
Rogers
, and
K. M.
Lee
,
Adv. Healthcare Mater.
3
(
4
),
515
525
(
2014
).
8.
D.
Karnaushenko
,
N.
Munzenrieder
,
D. D.
Karnaushenko
,
B.
Koch
,
A. K.
Meyer
,
S.
Baunack
,
L.
Petti
,
G.
Troster
,
D.
Makarov
, and
O. G.
Schmidt
,
Adv. Mater.
27
(
43
),
6797
6805
(
2015
).
9.
S.
Bauer
,
S.
Bauer-Gogonea
,
I.
Graz
,
M.
Kaltenbrunner
,
C.
Keplinger
, and
R.
Schwodiauer
,
Adv. Mater.
26
(
1
),
149
162
(
2014
).
10.
L.
Petti
,
N.
Munzenrieder
,
C.
Vogt
,
H.
Faber
,
L.
Buthe
,
G.
Cantarella
,
F.
Bottacchi
,
T. D.
Anthopoulos
, and
G.
Troster
,
Appl. Phys. Rev.
3
(
2
),
021303
(
2016
).
11.
S. R.
Thomas
,
P.
Pattanasattayavong
, and
T. D.
Anthopoulos
,
Chem. Soc. Rev.
42
(
16
),
6910
6923
(
2013
).
12.
Y. S.
Rim
,
H. J.
Chen
,
Y. S.
Liu
,
S. H.
Bae
,
H. J.
Kim
, and
Y.
Yang
,
ACS Nano
8
(
9
),
9680
9686
(
2014
).
13.
K.
Myny
and
S.
Steudel
,
ISSCC Dig. Tech. Pap. I
59
,
298
299
(
2016
).
14.
A. K.
Tripathi
,
E. C. P.
Smits
,
J. B. P. H.
van der Putten
,
M.
van Neer
,
K.
Myny
,
M.
Nag
,
S.
Steudel
,
P.
Vicca
,
K.
O'Neill
,
E.
van Veenendaal
,
J.
Genoe
,
P.
Heremans
, and
G. H.
Gelinck
,
Appl. Phys. Lett.
99
(
7
),
079901
(
2011
).
15.
G.
Cantarella
,
K.
Ishida
,
L.
Petti
,
N.
Munzenrieder
,
T.
Meister
,
R.
Shabanpour
,
C.
Carta
,
F.
Ellinger
,
G.
Troster
, and
G. A.
Salvatore
,
IEEE Electron Device Lett.
37
,
1582
1585
(
2016
).
16.
C.
Zysset
,
N.
Munzenrieder
,
L.
Petti
,
L.
Buthe
,
G. A.
Salvatore
, and
G.
Troster
,
IEEE Electron Device Lett.
34
(
11
),
1394
1396
(
2013
).
17.
K.
Ishida
,
R.
Shabanpour
,
B. K.
Boroujeni
,
T.
Meister
,
C.
Carta
,
F.
Ellinger
,
L.
Petti
,
N. S.
Munzenrieder
,
G. A.
Salvatore
, and
G.
Troster
, in
2014 IEEE Asian Solid-State Circuits Conference (a-SSCC)
(
IEEE
,
2014
), pp.
313
316
.
18.
Z. W.
Wang
,
P. K.
Nayak
,
J. A.
Caraveo-Frescas
, and
H. N.
Alshareef
,
Adv. Mater.
28
(
20
),
3831
3892
(
2016
).
19.
J. A.
Caraveo-Frescas
,
M. A.
Khan
, and
H. N.
Alshareef
,
Sci. Rep.
4
,
5243
(
2014
).
20.
J. A.
Caraveo-Frescas
,
P. K.
Nayak
,
H. A.
Al-Jawhari
,
D. B.
Granato
,
U.
Schwingenschlogl
, and
H. N.
Alshareef
,
ACS Nano
7
(
6
),
5160
5167
(
2013
).
21.
R. F. P.
Martins
,
A.
Ahnood
,
N.
Correia
,
L. M. N. P.
Pereira
,
R.
Barros
,
P. M. C. B.
Barquinha
,
R.
Costa
,
I. M. M.
Ferreira
,
A.
Nathan
, and
E. E. M. C.
Fortunato
,
Adv. Funct. Mater.
23
(
17
),
2153
2161
(
2013
).
22.
R.
Martins
,
A.
Nathan
,
R.
Barros
,
L.
Pereira
,
P.
Barquinha
,
N.
Correia
,
R.
Costa
,
A.
Ahnood
,
I.
Ferreira
, and
E.
Fortunato
,
Adv. Mater.
23
(
39
),
4491
4496
(
2011
).
23.
A.
Dindar
,
J. B.
Kim
,
C.
Fuentes-Hernandez
, and
B.
Kippelen
,
Appl. Phys. Lett.
99
(
17
),
172104
(
2011
).
24.
Z. Q.
Yao
,
S. L.
Liu
,
L.
Zhang
,
B.
He
,
A.
Kumar
,
X.
Jiang
,
W. J.
Zhang
, and
G.
Shao
,
Appl. Phys. Lett.
101
(
4
),
042114
(
2012
).
25.
B.
Zhou
and
W. F.
Ramirez
,
J. Electrochem. Soc.
143
(
2
),
619
623
(
1996
).
26.
P.
Pattanasattayavong
,
N.
Yaacobi-Gross
,
K.
Zhao
,
G. O. N.
Ndjawa
,
J. H.
Li
,
F.
Yan
,
B. C.
O'Regan
,
A.
Amassian
, and
T. D.
Anthopoulos
,
Adv. Mater.
25
(
10
),
1504
1509
(
2013
).
27.
P.
Pattanasattayavong
,
G. O. N.
Ndjawa
,
K.
Zhao
,
K. W.
Chou
,
N.
Yaacobi-Gross
,
B. C.
O'Regan
,
A.
Amassian
, and
T. D.
Anthopoulos
,
Chem. Commun.
49
(
39
),
4154
4156
(
2013
).
28.
N.
Munzenrieder
,
L.
Petti
,
C.
Zysset
,
T.
Kinkeldei
,
G. A.
Salvatore
, and
G.
Troster
,
IEEE Trans. Electron Devices
60
(
9
),
2815
2820
(
2013
).
29.
J. H.
Li
,
Z. H.
Sun
, and
F.
Yan
,
Adv. Mater.
24
(
1
),
88
93
(
2012
).
30.
P.
Pattanasattayavong
,
A. D.
Mottram
,
F.
Yan
, and
T. D.
Anthopoulos
,
Adv. Funct. Mater.
25
(
43
),
6802
6813
(
2015
).
31.
P.
Pattanasattayavong
, Ph. D. thesis,
Imperial College
, London (
2014
).
32.
N.
Yaacobi-Gross
,
N. D.
Treat
,
P.
Pattanasattayavong
,
H.
Faber
,
A. K.
Perumal
,
N.
Stingelin
,
D. D.
Bradley
,
P. N.
Stavrinou
,
M.
Heeney
, and
T. D.
Anthopoulos
,
Adv. Energy Mater.
5
(
3
),
1401529
(
2015
).
33.
C. H.
Kim
,
Y.
Bonnassieux
, and
G.
Horowitz
,
IEEE Electron Device Lett.
32
(
9
),
1302
1304
(
2011
).
34.
H.
Gleskova
,
S.
Wagner
, and
Z.
Suo
,
J. Non-Cryst. Solids
266
,
1320
1324
(
2000
).
35.
X. G.
Yu
,
L.
Zeng
,
N. J.
Zhou
,
P. J.
Guo
,
F. Y.
Shi
,
D. B.
Buchholz
,
Q.
Ma
,
J. S.
Yu
,
V. P.
Dravid
,
R. P. H.
Chang
,
M.
Bedzyk
,
T. J.
Marks
, and
A.
Facchetti
,
Adv. Mater.
27
(
14
),
2390
2399
(
2015
).
36.
K. H.
Cherenack
,
N. S.
Munzenrieder
, and
G.
Troster
,
IEEE Electron Device Lett.
31
(
11
),
1254
1256
(
2010
).
You do not currently have access to this content.