In this manuscript, the authors investigate the growth of indium zinc oxide, indium zinc oxide (InZnO, IZO) as a channel material for thin-film transistors. IZO is grown at atmospheric pressure and a high deposition rate using spatial atomic layer deposition (S-ALD). By varying the ratio of diethylzinc and trimethylindium vapor, the In/(In + Zn) ratio of the film can be accurately tuned in the entire range from zinc oxide to indium oxide. Thin film transistors with an In to Zn ratio of 2:1 show high field-effect mobility—exceeding 30 cm2/V s—and excellent stability. The authors demonstrate large scale integration in the form of 19-stage ring oscillators operating at 110 kHz. These electrical characteristics, in combination with the intrinsic advantages of atomic layer deposition, demonstrate the great potential of S-ALD for future display production.

1.
D.
Ginley
,
H.
Hosono
, and
C. D.
Paine
,
Handbook of Transparent Conductors
, Springer Series in Materials Science (
Springer
,
New York, Heidelberg, Dordrecht, London
,
2011
).
2.
T.
Kamiya
,
K.
Nomura
, and
H.
Hosono
,
J. Disp. Technol.
5
,
273
(
2009
).
3.
T.
Kamiya
and
H.
Hosono
,
NPG Asia Mater.
2
,
15
(
2010
).
4.
E. M. C.
Fortunato
,
L. M. N.
Pereira
,
P. M. C.
Barquinha
,
A. M.
Botelho do Rego
,
G.
Goncalves
,
A.
Vila
,
J. R.
Morante
, and
R. F. P.
Martins
,
Appl. Phys. Lett.
92
,
222103
(
2008
).
5.
K.
Nomura
,
H.
Ohta
,
A.
Takagi
,
T.
Kamiya
,
M.
Hirano
, and
H.
Hosono
,
Nature
432
,
488
(
2004
).
6.
E.
Fortunato
,
P.
Barquinha
, and
R.
Martins
,
Adv. Mater.
24
,
2945
(
2012
).
7.
T.
Kamiya
,
K.
Nomura
,
M.
Hirano
, and
H.
Hosono
,
Phys. Status Solidi C
5
,
3098
(
2008
).
8.
T. T.
Trinh
,
V. D.
Nguyen
,
K.
Ryu
,
K.
Jang
,
W.
Lee
,
S.
Baek
,
J.
Raja
, and
J.
Yi
,
Semicond. Sci. Technol.
26
,
085012
(
2011
).
9.
B.
Yaglioglu
,
H. Y.
Yeom
,
H. Y.
Beresford
, and
D. C.
Paine
,
Appl. Phys. Lett.
89
,
062103
(
2006
).
10.
M. P.
Taylor
 et al,
Adv. Funct. Mater.
18
,
3169
(
2008
).
11.
J.
Sheng
,
H. J.
Lee
,
S.
Oh
, and
J. S.
Park
,
ACS Appl. Mater. Interfaces
8
,
33821
(
2016
).
12.
D. J.
Lee
,
J. Y.
Kwon
,
J.
Kim
,
K. J.
Kim
,
Y. H.
Cho
,
S. Y.
Cho
,
S. H.
Kim
,
J.
Xu
, and
K. B.
Kim
,
J. Phys. Chem. C
118
,
408
(
2014
).
13.
P.
Poodt
,
D. C.
Cameron
,
E.
Dickey
,
S. M.
George
,
V.
Kuznetsov
,
G. N.
Parsons
,
F.
Roozeboom
,
G.
Sundaram
, and
A.
Vermeer
,
J. Vac. Sci. Technol., A
30
,
010802
(
2012
).
14.
D. H.
Levy
and
S. F.
Nelson
,
J. Vac. Sci. Technol., A
30
,
018501
(
2012
).
15.
R. L. Z.
Hoye
,
D.
Muñoz-Rojas
,
S. F.
Nelson
,
A.
Illiberi
,
P.
Poodt
,
F.
Roozeboom
, and
J. L
MacManus-Driscoll
,
APL Mater.
3
,
040701
(
2015
).
16.
A.
Illiberi
,
F.
Roozeboom
, and
P.
Poodt
,
ACS Appl. Mater. Interfaces
4
,
268
(
2012
).
17.
A.
Illiberi
,
R.
Scherpenborg
,
Y.
Wu
,
F.
Roozeboom
, and
P.
Poodt
,
ACS Appl. Mater. Interfaces
5
,
13124
(
2013
).
18.
A.
Illiberi
,
P.
Poodt
,
P. J.
Bolt
, and
F.
Roozeboom
,
Chem. Vap. Deposition
20
,
234
(
2014
).
19.
A.
Illiberi
,
R.
Scherpenborg
,
F.
Roozeboom
, and
P.
Poodt
,
ECS J. Solid State Sci. Technol.
3
,
P111
(
2014
).
20.
A.
Illiberi
,
B.
Cobb
,
A.
Sharma
,
T.
Grehl
,
H.
Brongersma
,
F.
Roozeboom
,
G.
Gelinck
, and
P.
Poodt
,
ACS Appl. Mater. Interfaces
7
,
3671
(
2015
).
21.
D. H.
Levy
,
S. F.
Nelson
, and
D.
Freeman
,
J. Disp. Technol.
5
,
484
(
2009
).
22.
C. R.
Ellinger
and
S. F.
Nelson
,
Chem. Mater.
26
,
1514
(
2014
).
23.
Y.
Creyghton
,
A.
Illiberi
,
M.
Mione
,
W.
van Boekel
,
N.
Debernardi
,
M.
Seitz
,
F.
van den Bruele
,
P.
Poodt
, and
F.
Roozeboom
, “
Developments in plasma-enhanced spatial ALD for high-throughput applications
,” in Proceedings of International Conference on Coatings on Glass and Plastics (ICCG 2016)
, Braunschweig, Germany, 12–16 June (
2016
), pp.
93
97
.
24.
Y.
Wu
,
P. M.
Hermkens
,
B. W. K.
van de Loo
,
H. C. M.
Knoops
,
S. E.
Potts
,
M. A.
Verheijen
,
F.
Roozeboom
, and
W. M. M.
Kessels
,
J. Appl. Phys.
114
,
024308
(
2013
).
25.
C.
Frijters
,
P.
Poodt
, and
A.
Illiberi
,
Sol. Energy Mater. Sol. Cells
155
,
356
(
2016
).
26.
A. U.
Mane
,
A. J.
Allen
,
R. K.
Kanjolia
, and
J. W.
Elam
,
J. Phys. Chem. C
120
,
9874
(
2016
).
27.
A. W.
Ott
,
J. M.
Johnson
,
J. W.
Klaus
, and
S. M.
George
,
Appl. Surf. Sci.
112
,
205
(
1997
).
28.
D. J.
Lee
,
J. Y.
Kwon
,
J. I.
Lee
, and
K. B.
Kim
,
J. Phys. Chem. C
115
,
15384
(
2011
).
29.
Y. H.
Kim
,
M. K.
Han
,
J. I.
Han
, and
S. K.
Park
,
IEEE Trans. Electron Devices
57
,
1009
(
2010
).
30.
T.
Iwasaki
,
N.
Itagaki
,
T.
Den
,
H.
Kumomi
,
K.
Nomura
,
T.
Kamiya
, and
H.
Hosono
,
Appl. Phys. Lett.
90
,
242114
(
2007
).
31.
K.
Nomura
,
T.
Kamiya
,
H.
Ohta
,
K.
Shimizu
,
M.
Hirano
, and
H.
Hosono
,
Phys. Status Solidi A
205
,
1910
(
2008
).
32.
K.
Nomura
,
T.
Kamiya
,
H.
Ohta
,
T.
Uruga
,
M.
Hirano
, and
H.
Hosono
,
Phys. Rev. B
75
,
035212
(
2007
).
33.
M.
Orita
,
H.
Tanji
,
M.
Mizuno
,
H.
Adachi
, and
I.
Tanaka
,
Phys. Rev. B
61
,
1811
(
2000
).
34.
D. Y.
Cho
,
J.
Song
,
K. D.
Na
,
C. S.
Hwang
,
J. H.
Jeong
,
J. K.
Jeong
, and
Y. G.
Mo
,
Appl. Phys. Lett.
94
,
112112
(
2009
).
35.
K.
Nomura
,
T.
Kamiya
,
H.
Ohta
,
K.
Ueda
,
M.
Hirano
, and
H.
Hosono
,
Appl. Phys. Lett.
85
,
1993
(
2004
).
36.
H.
Hosono
,
K.
Nomura
,
Y.
Ogo
,
T.
Uruga
, and
T.
Kamiya
,
J. Non-Cryst. Solids
354
,
2796
(
2008
).
37.
K.
Hagal
and
E.
Tokumitsu
,
Jpn. J. Appl. Phys., Part 1
53
,
111103
(
2014
).
38.
A. K.
Tripathi
,
K.
Myny
,
B.
Hou
,
K.
Wezenberg
, and
G.
Gelinck
,
IEEE Trans. Electron Devices
62
,
4063
(
2015
).
You do not currently have access to this content.