Bottom-up self-aligned area-selective deposition (ASD) plays an important role in patterning of advanced electronic devices. Specifically, ASD of organic materials can be utilized for nucleation inhibitors, sacrificial layers, and air-gap materials for next-generation nanoscale processing. This work introduces fundamental growth behavior of various conjugated polymers including polypyrrole, polythiophene, and polyaniline via oxidative molecular layer deposition and chemical vapor deposition. Effects of process parameters on film properties are described, and ASD behavior of different polymers are quantitatively characterized. These findings expand fundamental understanding of conjugated polymer deposition and provide new perspectives for ASD of organic thin films.

1.
S.
Lee
,
H. M.
Kim
,
G. H.
Baek
, and
J. S.
Park
,
ACS Appl. Mater. Interfaces
13
,
60144
(
2021
).
2.
X.
Yu
,
D.
Bobb-Semple
,
I. K.
Oh
,
T. L.
Liu
,
R. G.
Closser
,
W.
Trevillyan
, and
S. F.
Bent
,
Chem. Mater.
33
,
902
(
2021
).
3.
M.
Junige
and
S. M.
George
,
J. Vac. Sci. Technol. A
39
,
023204
(
2021
).
4.
J. S.
Kim
and
G. N.
Parsons
,
Chem. Mater.
33
,
9221
(
2021
).
5.
T. G.
Pattison
 et al.,
ACS Nano
14
,
4276
(
2020
).
6.
T.
Suh
,
Y.
Yang
,
P.
Zhao
,
K. U.
Lao
,
H. Y.
Ko
,
J.
Wong
,
R. A.
Distasio
, and
J. R.
Engstrom
,
ACS Appl. Mater. Interfaces
12
,
9989
(
2020
).
7.
M. J. M.
Merkx
,
T. E.
Sandoval
,
D. M.
Hausmann
,
W. M. M.
Kessels
, and
A. J. M.
Mackus
,
Chem. Mater.
32
,
3335
(
2020
).
8.
G. N.
Parsons
and
R. D.
Clark
,
Chem. Mater.
32
,
4920
(
2020
).
9.
Z.
Huang
,
P.
Wang
,
A. G.
Macdiarmid
,
Y.
Xia
, and
G.
Whitesides
,
Langmuir
13
,
6480
(
1997
).
11.
K. M.
Vaeth
and
K. F.
Jensen
,
Chem. Mater.
12
,
1305
(
2000
).
12.
K. M.
Vaeth
,
R. J.
Jackman
,
A. J.
Black
,
G. M.
Whitesides
, and
K. F.
Jensen
,
Langmuir
16
,
8495
(
2000
).
13.
H.
Chen
,
J. H.
Lai
,
X.
Jiang
, and
J.
Lahann
,
Adv. Mater.
20
,
3474
(
2008
).
14.
F.
Bally-Le Gall
,
C.
Friedmann
,
L.
Heinke
,
H.
Arslan
,
C.
Azucena
,
A.
Welle
,
A. M.
Ross
,
C.
Wöll
, and
J.
Lahann
,
ACS Nano
9
,
1400
(
2015
).
15.
S.
Hermes
,
F.
Schröder
,
R.
Chelmowski
,
C.
Wöll
, and
R. A.
Fischer
,
J. Am. Chem. Soc.
127
,
13744
(
2005
).
16.
J. L.
Zhuang
,
M.
Kind
,
C. M.
Grytz
,
F.
Farr
,
M.
Diefenbach
,
S.
Tussupbayev
,
M. C.
Holthausen
, and
A.
Terfort
,
J. Am. Chem. Soc.
137
,
8237
(
2015
).
17.
T.
Yoshimura
,
N.
Terasawa
,
H.
Kazama
,
Y.
Naito
,
Y.
Suzuki
, and
K.
Asama
,
Thin Solid Films
497
,
182
(
2006
).
18.
F. S. M.
Hashemi
,
C.
Prasittichai
, and
S. F.
Bent
,
J. Phys. Chem. C
118
,
10957
(
2014
).
19.
C.
Prasittichai
,
H.
Zhou
, and
S. F.
Bent
,
ACS Appl. Mater. Interfaces
5
,
13391
(
2013
).
20.
C.
Zhang
,
M.
Vehkamäki
,
M.
Pietikäinen
,
M.
Leskelä
, and
M.
Ritala
,
Chem. Mater.
32
,
5073
(
2020
).
21.
C. D.
O’Connell
,
M. J.
Higgins
,
H.
Nakashima
,
S. E.
Moulton
, and
G. G.
Wallace
,
Langmuir
28
,
9953
(
2012
).
22.
R.
Brooke
,
D.
Evans
,
M.
Dienel
,
P.
Hojati-Talemi
,
P.
Murphy
, and
M.
Fabretto
,
J. Mater. Chem. C
1
,
3353
(
2013
).
23.
S. E.
Atanasov
,
M. D.
Losego
,
B.
Gong
,
E.
Sachet
,
J. P.
Maria
,
P. S.
Williams
, and
G. N.
Parsons
,
Chem. Mater.
26
,
3471
(
2014
).
24.
A. A.
Volk
,
J.-S.
Kim
,
J.
Jamir
,
E. C.
Dickey
, and
G. N.
Parsons
,
J. Vac. Sci. Technol. A
39
,
032413
(
2021
).
25.
X.
Wang
 et al.,
Sci. Adv.
4
,
eaat5780
(
2018
).
26.
H.
Chelawat
,
S.
Vaddiraju
, and
K.
Gleason
,
Chem. Mater.
22
,
2864
(
2010
).
27.
S.
Kaviani
,
M.
Mohammadi Ghaleni
,
E.
Tavakoli
, and
S.
Nejati
,
ACS Appl. Polym. Mater.
1
,
552
(
2019
).
28.
S. G.
Im
,
D.
Kusters
,
W.
Choi
,
S. H.
Baxamusa
,
M. C. M.
van de Sanden
, and
K. K.
Gleason
,
ACS Nano
2
,
1959
(
2008
).
29.
D.
Bhattacharyya
,
R. M.
Howden
,
D. C.
Borrelli
, and
K. K.
Gleason
,
J. Polym. Sci. B
50
,
1329
(
2012
).
30.
G.
Sauerbrey
,
Z. Phys.
155
,
206
(
1959
).
31.
V. M.
Mecea
,
Anal. Lett.
38
,
753
(
2005
).
32.
M.
Fabretto
,
K.
Zuber
,
C.
Jariego-Moncunill
, and
P.
Murphy
,
Macromol. Chem. Phys.
212
,
2173
(
2011
).
33.
34.
M.
Putkonen
,
J.
Harjuoja
, and
L.
Niinisto
,
J. Mater. Chem.
17
,
664
(
2007
).
35.
Y.
Du
and
S. M.
George
,
J. Phys. Chem. C
111
,
8509
(
2007
).
36.
R. A.
Nye
,
A. P.
Kelliher
,
J. T.
Gaskins
,
P. E.
Hopkins
, and
G. N.
Parsons
,
Chem. Mater.
32
,
1553
(
2020
).
37.
J.
Stejskal
,
M.
Trchová
,
P.
Bober
,
Z.
Morávková
,
D.
Kopecký
,
M.
Vrňata
,
J.
Prokeš
,
M.
Varga
, and
E.
Watzlová
,
RSC Adv.
6
,
88382
(
2016
).
38.
A.
Mohammadi
,
M. A.
Hasan
,
B.
Liedberg
,
I.
Lundström
, and
W. R.
Salaneck
,
Synth. Met.
14
,
189
(
1986
).
39.
H.
Kato
,
O.
Nishikawa
,
T.
Matsui
,
S.
Honma
, and
H.
Kokado
,
J. Phys. Chem.
95
,
6014
(
1991
).
40.
M.
Omastová
,
J.
Rychlý
,
M.
Trchová
, and
J.
Kovářová
,
Des. Monomers Polym.
7
,
633
(
2004
).
41.
S.
Lee
,
D. C.
Borrelli
,
W. J.
Jo
,
A. S.
Reed
, and
K. K.
Gleason
,
Adv. Mater. Interfaces
5
,
1701513
(
2018
).
42.
S. G.
Im
,
K. K.
Gleason
, and
E. A.
Olivetti
,
Appl. Phys. Lett.
90
,
152112
(
2007
).
43.
S.
Nejati
and
K. K. S.
Lau
,
Langmuir
27
,
15223
(
2011
).
44.
Y. Y.
Smolin
,
M.
Soroush
, and
K. K. S.
Lau
,
Beilstein J. Nanotechnol.
8
,
1266
(
2017
).
45.
I.
Harada
,
Y.
Furukawa
, and
F.
Ueda
,
Synth. Met.
29
,
303
(
1989
).
46.
H.
Neugebauer
,
A.
Neckel
,
N. S.
Sariciftci
, and
H.
Kuzmany
,
Synth. Met.
29
,
185
(
1989
).
47.
Z.
Ping
,
J. Chem. Soc. Faraday Trans
92
,
3063
(
1996
).
48.
G. N.
Parsons
,
J. Vac. Sci. Technol. A
37
,
020911
(
2019
).
49.
W. L.
Gladfelter
,
Chem. Mater.
5
,
1372
(
1993
).
You do not currently have access to this content.