Abstract
Thin film transistors (TFTs) with oxide semiconductors have drawn great attention in the last few years, especially for large area electronic applications, such as high resolution active matrix liquid crystal displays (AMLCDs) and active matrix organic light-emitting diodes (AMOLEDs), because of their high electron mobility and spatial uniform property. This paper reviews and summarizes recent emerging reports that include potential applications, oxide semiconductor materials, and the impact of the fabrication process on electrical performance. We also address the stability behavior of such devices under bias/illumination stress and critical factors related to reliability, such as the gate insulator, the ambient and the device structure.
Similar content being viewed by others
References
J. Y. Kwon, K. S. Son, J. S. Jung, T. S. Kim, M. K. Ryu, K. B. Park, B. W. Yoo, J. W. Kim, Y. G. Lee, C. Park, S. Y. Lee, and J. M. Kim, IEEE Electron Device Lett. 29, 1309 (2008).
K. Nomura, H. Ohta, A. Takagi, T. Kamiya, M. Hirano, and H. Hosono, Nature 432, 488 (2004).
K. Nomura, A. Takagi, T. Kamiya, H. Ohta, M. Hirano, and H. Hosono, Jpn. J. Appl. Phys. 45, 4303 (2006).
http://www.news-korea.co.kr/news/article.html?no=2702 (2006).
C. J. Kim, D. Kang, I. Song, J. C. Park, H. Lim, S. Kim, E. Lee, R. Chung, J. C. Lee, and Y. Park, Proc. IEEE International Electron Devices Meeting, p. 11, IEEE Inst. Elec. Electron. Eng. Inc., San Francisco, USA (2006).
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, Proc. Soc. Inform. Display Int. Symp. Dig. Tech., p. 1, The Society For Information Display, Los Angeles, USA (2008).
Y. G. Mo, M. Kim, C. K. Kang, J. H. Jeong, Y. S. Park, C. G. Choi, H. D. Kim, and S. S. Kim, Proc. Soc. Inform. Display Int. Symp. Dig. Tech., p. 1037, The Society for Information Display, Seattle, USA (2010).
W. Lim, J. H. Jang, S.-H. Kim, D. P. Norton, V Crasiun, S. J. Pearton, F. Ren, and H. Shen, Appl. Phys. Lett. 93, 082102 (2008).
J. Sun, D. A. Mourey, D. Zhao, and T. N. Jackson, J. Electron. Mater. 37, 755 (2008).
M. Ofuji, K. Abe, H. Shimizu, N. Kaji, R. Hayashi, M. Sano, H. Kumomi, K. Nomura, T. Kamiya, and H. Hosono, IEEE Electron Device Lett. 28, 273 (2007).
H. Yin, S. Kim, H. Lim, Y. Min, C. J. Kim, I. Song, J. Park, S.-W. Kim, A. Tikhonovsky, J. Hyun, and Y. Park, IEEE Trans. Electron Dev. 55, 2071 (2008).
P.-T. Liu, Y.-T. Chou, and L.-F. Teng, Appl. Phys. Lett. 94, 242101 (2009).
T. Minami, Semicond. Sci. Technol. 20, S35 (2005).
R. B. H. Tahar, T. Ban, Y. Ohya, and Y. Takahashi, J. Appl. Phys. 83, 2631 (1998).
K. Ellmer, J. Phys. D: Appl. Phys. 34, 3097 (2001).
C. G. Van de Walle, Phys. Rev. Lett. 85, 1012 (2000).
J. R. Bellingham, W. A. Phillips, and C. J. Adkins, Thin Solid Films 195, 23 (1991).
H. Hosono, J. Non.Cryst. Solids 352, 851 (2006).
K. Nomura, H. Ohta, K. Ueda, T. Kamiya, M. Hirano, and H. Hosono, Science 300, 1269 (2003).
T. Minami, T. Kakumu, and S. Takata, J. Vac. Sci. Technol. A 14, 1706 (1996).
B. Yaglioglu, H. Y. Yeom, R. Beresford, and D. C. Paine, Appl. Phys. Lett. 89, 062103 (2006).
J.-I. Song, J.-S. Park, H. Kim, Y.-W. Heo, J.-H. Lee, J.-J. Kim, G. M. Kim, and B. D. Choi, Appl. Phys. Lett. 90, 022106 (2007).
K. K. Banger, Y. Yamashita, K. Mori, R. L. Peterson, T. Leedham, J. Rickard, and H. Sirringhaus, Nat. Mater. 10, 45 (2011).
B. Yaglioglu, Y.-J. Huang, H.-Y. Yeom, and D. C. Paine, Thin Solid Films 496, 89 (2006).
N. Itagaki, T. Iwasaki, H. Kumomi, T. Den, K. Nomura, T. Kamiya, and H. Hosono, Phys. Stat. Sol. A 205, 1915 (2008).
M. P. Taylor, D. W. Readey, M. F. A. M. van Hest, C. W. Teplin, J. L. Alleman, M. S. Dabney, L. M. Gedvilas, B. M. Keyes, B. To, J. D. Perkins, and D. S. Ginley, Adv. Funct. Mater. 18, 3169 (2008).
T. Kamiya, K. Nomura, and H. Hosono, J. Display Technol. 5, 162 (2009).
C.-J. Kim, S. Kim, J.-H. Lee, J.-S. Park, S. Kim, J. Park, E. Lee, J. Lee, Y. Park, J. H. Kim, S. T. Shin, and U.-I. Chung, Appl. Phys. Lett. 95, 252103 (2009).
J.-S. Park, K. S. Kim, Y.-G. Park, Y.-G. Mo, H. D. Kim, and J. K. Jeong, Adv. Mater. 21, 329 (2009).
G. H. Kim, W. H. Jeong, B. D. Ahn, H. S. Shin, H. J. Kim, H. J. Kim, M.-K. Ryu, K.-B. Park, J.-B. Seon, and S.-Y. Lee, Appl. Phys. Lett. 96, 163506 (2010).
D. N. Kim, D. L. Kim, G. H. Kim, S. J. Kim, Y. S. Rim, W. H. Jeong, and H. J. Kim, Appl. Phys. Lett. 97, 192105 (2010).
Y. Choi, G. H. Kim, W. H. Jeong, J. H. Bae, H. J. Kim, J.-M. Hong, and J.-W. Yu, Appl. Phys. Lett. 97, 162102 (2010).
E. Chong, S. H. Kim, and S. Y. Lee, Appl. Phys. Lett. 97, 252112 (2010).
H. Q. Chiang, J. F. Wager, and R. L. Hoffman, Appl. Phys. Lett. 86, 013503 (2005).
W. B. Jackson, R. L. Hoffman, and G. S. Herman, Appl. Phys. Lett. 87, 193503 (2005).
D.-H. Cho, S. Yang, C. Byun, J. Shin, M. K. Ryu, S.-H. K. Park, C.-S. Hwang, S. M. Chung, W.-S. Cheong, S. M. Yoon and H.-Y. Chu, Appl. Phys. Lett. 93, 142111 (2008).
Y. S. Rim, D. L. Kim, W. H. Jeong and H. J. Kim, Appl. Phys. Lett. 97, 233502 (2010).
J.-Y. Kwon, K. S. Son, J. S. Jung, K.-H. Lee, J. S. Park, T. S. Sim, K. H. Ji, R. Choi, J. K. Jeong, B. Koo, and S. Lee, Electrochem. Solid-State Lett. 13, H213 (2010).
S.-H. K. Park, C.-S. Hwang, M. Ryu, S. Yang, C. Byun, J. Shin, J.-I. Lee, K. Lee, M. S. Oh and S. Im, Adv. Mater. 21, 678 (2009).
K.-S. Son, J.-S. Jung, K.-H. Lee, T.-S. Kim, J.-S. Park, K. C. Park, J.-Y. Kwon, B. Koo, and S.-Y. Lee, IEEE Electron Device Lett. 31, 312 (2010).
K.-S. Son, T.-S. Kim, J.-S. Jung, M.-K. Ryu, K.-B. Park, B.-W. Yoo, K. C. Park, J.-Y. Kwon, S.-Y. Lee, and J.-M. Kim, Electrochem. Solid-State Lett. 12, H26 (2009).
P. F. Carcia, R. S. McLean, M. H. Reilly, M. K. Crawford, E. N. Blanchard, A. Z. Kattamis, and S. Wagner, J. Appl. Phys. 102, 074512 (2007).
K. Nomura, H. Ohta, K. Ueda, T. Kamiya, M. Hirano, and H. Hosono, Microelectr. Eng. 72, 294 (2004).
J.-Y. Kwon, J. S. Jung, K. S. Son, K.-H. Lee, J. S. Park, T. S. Kim, J.-S. Park, R. Choi, J. K. Jeong, B. Koo, and S. Y. Lee, Appl. Phys. Lett. 97, 183503 (2010).
J.-S. Park, J. K. Jeong, Y.-G. Mo, and S. Kim, Appl. Phys. Lett. 94, 042105 (2009).
M. M. De Souza, S. Jejurikar, and K. P. Adhi, Appl. Phys. Lett. 92, 093509 (2008).
J. B. Kim, C. Fuentes-Hernandez, and B. Kippelen, Appl. Phys. Lett. 93, 242111 (2008).
N. C. Su, S. J. Wang, and A. Chin, Electrochem. Solid-State Lett. 13, H8 (2010).
Y. Shimura, K. Nomura, H. Yanagi, T. Kamiya, M. Hirano, and H. Hosono, Thin Solid Films 516, 5899 (2008).
W.-S. Kim, Y.-K. Moon, S. Lee, B.-W. Kang, T.-S. Kwon, K.-T. Kim, and J.-W. Park, Phys. Status Solidi RRL 3, 239 (2009).
R. B. M. Cross and M. M. DeSouza, Appl. Phys. Lett. 89, 263513 (2006).
J.-M. Lee, I.-T. Cho, J.-H. Lee, and H.-I. Kwon, Appl. Phys. Lett. 93, 093504 (2008).
M. Fujii, H. Yano, T. Hatayama, Y. Uraoka, T. Fuyuki, J. S. Jung, and J. Y. Kwon, Jpn. J. Appl. Phys. 47, 6236 (2008).
M. E. Lopes, H. L. Gomes, M. C. R. Medeiros, P. Barquinha, L. Pereira, E. Fortunato, R. Martins, and I. Feffeira, Appl. Phys. Lett. 95, 063502 (2009).
R. Hoffman, T. Emery, B. Yeh, T. Koch, and W. Jackson, Proc. Soc. Inform. Display Int. Symp. Dig. Tech., p. 288, The Society for Information Display, Seattle, USA (2010).
J. Triska, J. F. Conley, Jr., R. Presley, and J. F. Wager, J. Vac. Sci. Technol. B 28, C5 (2010).
S. J. Seo, C. G. Choi, Y. H. Hwang, and B. S. Bae, J. Phys. D: Appl. Phys. 42, 035106 (2009).
K. Nomura, T. Kamiya, M. Hirano, and H. Hosono, Appl. Phys. Lett. 95, 013502 (2009).
K. Hosino, D. Hong, H. Q. Chiang, and J. F. Wager, IEEE Trans. Electron. Dev. 56, 1365 (2009).
T. Riedl, P. Gorrn, P. Holzer, and W. Kowalsky, Phys. Stat. Sol. (RRL) 1, 175 (2007).
M. S. Oh, K. Lee, J. H. Song, B. H. Lee, M. M. Sung, D. K. Hwang, and S. Im, J. Electrochem. Soc. 155, H1009 (2008).
M. J. Powell, C. van Berkel, I. D. French, and D. H. Nichols, Appl. Phys. Lett. 51, 1242 (1987).
M. Powell, IEEE Trans. Electron. Dev. 36, 2753 (1989).
A. J. Flewitt, J. D. Dutson, P. Beecher, D. Paul, S. J. Wakeham, M. E. Vickers, C. Ducati, S. P. Speakman, W. I. Milne, and M. J. Thwaites, Semicond. Sci. Technol. 24, 085002 (2009).
A. Suresh and J. F. Muth, Appl. Phys. Lett. 92, 033502 (2008).
K. H. Lee, J. S. Jung, K. S. Son, J. S. Park, T. S. Kim, R. Choi, J. K. Jeong, J. Y. Kwon, B. Koo, and S. Lee, Appl. Phys. Lett. 95, 232106 (2009).
H.-S. Seo, J.-U. Bae, D.-H. Kim, Y. J. Park, C.-D. Kim, I. B. Kang, I.-J. Chung, J.-H. Choi, and J.-M. Myong, Electrochem. Solid-State Lett. 12, H348 (2009).
T. Z. Feng, K. Abe, H. Kumomi, and J. Kanicki, J. Display Technol. 5, 452 (2009).
J.-H. Shin, J.-S. Lee, C.-S. Hwang, S.-H. K. Park, W.-S. Cheong, M. Ryu, C.-W. Byun, J.-I. Lee, and H. Y. Chu, ETRI J. 31, 62 (2009).
K. H. Ji, J.-I. Kim, Y.-G. Mo, J. H. Jeong, S. Yang, C.-S. Hwang, S.-H. K. Park, M.-K. Ryu, S.-Y. Lee, and J. K. Jeong, IEEE Electron Device Lett. 31, 1404 (2010).
J. S. Jung, K. S. Son, K.-H. Lee, J. S. Park, T. S. Kim, J.-Y. Kwon, K.-B. Chung, J.-S. Park, B. Koo and S. Lee, Appl. Phys. Lett. 96, 193506 (2010).
J. K. Jeong, H. W. Yang, J. H. Jeong, Y. G. Mo and H. D. Kim, Appl. Phys. Lett. 93, 123508 (2008).
P. T. Liu, Y. T. Chou and L. F. Teng, Appl. Phys. Lett. 95, 233504 (2009).
J. S. Park, T. S. Kim, K. S. Son, K.-H. Lee, W.-J. Maeng, H.-S. Kim, E. S. Kim, K.-B. Park, J.-B. Seon, W. Choi, M. K. Ryu and S. Y. Lee, Appl. Phys. Lett. 96, 262109 (2010).
J. S. Jung, K.-H. Lee, K. S. Son, J. S. Park, T. S. Kim, J. H. Seo, J.-H. Jeon, M.-P. Hong, J.-Y. Kwon, B. Koo and S. Lee, Electrochem. Solid-State Lett. 13, H376 (2010).
K.-S. Son, J.-S. Jung, K.-H. Lee, T.-S. Kim, J.-S. Park, K.C. Park, J.-Y. Kwon, B. Koo and S.-Y. Lee, IEEE Electron Device Lett. 31, 812 (2010).
A. Kolmakov and M. Moskovits, Annu. Rev. Mater. Res. 34, 151 (2004).
Z. Fan, D. Wang, P. C. Chang, W. Y. Tseng and J. G. Lu, Appl. Phys. Lett. 85, 5923 (2004).
J. F. Conley, Jr., L. Stecher and Y. Ono, Appl. Phys. Lett. 87, 223114 (2005).
J. S. Park, T. S. Kim, K. S. Son, K.-H. Lee, J. S. Jung, W.-J. Maeng, H.-S. Kim, E. S. Kim, K.-B. Park, J.-B. Seon, J.-Y. Kwon, M. K. Ryu and S. Lee, IEEE Electron Device Lett. 31, 1248 (2010).
Author information
Authors and Affiliations
Corresponding author
Rights and permissions
About this article
Cite this article
Kwon, JY., Lee, DJ. & Kim, KB. Review paper: Transparent amorphous oxide semiconductor thin film transistor. Electron. Mater. Lett. 7, 1–11 (2011). https://doi.org/10.1007/s13391-011-0301-x
Published:
Issue Date:
DOI: https://doi.org/10.1007/s13391-011-0301-x