Top-Gate ZnO Nanowire Transistors and Integrated Circuits with Ultrathin Self-Assembled Monolayer Gate Dielectric

Abstract

A novel approach for the fabrication of transistors and circuits based on individual single-crystalline ZnO nanowires synthesized by a low-temperature hydrothermal method is reported. The gate dielectric of these transistors is a self-assembled monolayer that has a thickness of 2 nm and efficiently isolates the ZnO nanowire from the top-gate electrodes. Inverters fabricated on a single ZnO nanowire operate with frequencies up to 1 MHz. Compared with metal-semiconductor field-effect transistors, in which the isolation of the gate electrode from the carrier channel relies solely on the depletion layer in the semiconductor, the self-assembled monolayer dielectric leads to a reduction of the gate current by more than 3 orders of magnitude.

Metal oxide semiconductor thin-film transistors for flexible electronics

“…If the semiconductor deposition is performed at lower temperatures ( 150 C), also PES foils (T G around 200 C) can be utilized. 226 In an attempt to reduce the substrate cost, especially when cost-effective high throughput fabrication processes are targeted, less expensive (but also less thermally resistance) polymer substrates like PEN 190,[195][196][197]227,228 and PET 76,194,229,230 have been employed. Additionally, the use of paper substrates for flexible solution-processed ZnO TFTs has been investigated.…”

“…In general, two approaches can be used to solution-deposit metal oxide semiconducting materials: 236 (A) The material is first synthesized and tailored into nanoparticles, nanorods, or nanowires. 76,190,226,227,230,231,238 These nano-scaled shapes are then dispersed in suitable solvents and subsequently deposited and dried. (B) Alternatively, the precursor solution is first deposited and then converted to the final metal oxide semiconducting material, most commonly via thermal annealing at temperatures in the range of 200 to 500 C, or alternatively via UV irradiation.…”

Spectroscopic and Theoretical Study of the Grafting Modes of Phosphonic Acids on ZnO Nanorods

“…25−32 Examples of SAM-functionalized ZnO nanostructures include nanorods modified either with carboxyalkylphosphonic acids (HOOC-(CH 2 ) n P(O)(OH) 2 (n = 2, 9)) for biosensing 25 or with C60-functionalized phosphonic linkers for photonic devices 26 and nanowire-based ZnO field-effect transistors (FET) which use long-chain alkylphosphonic acids as gate dielectrics. 27 Despite various studies reported on a wide range of successful anchoring approaches, issues regarding preferred anchoring modes (monodentate, bidentate, tridendate, bridging bidentate, etc.) of phosphonic acids on ZnO and the role of a second reactive group (i.e., a carboxylic group) are still a matter of controversial interpretations.…”

Гетероструктура Для Обращенного Диода На Основе Электроосажденного В Импульсном Режиме Наномассива Оксида Цинка И Изготовленной Методом SILAR Пленки Иодида Меди

“…Спектр функциональных материалов и технологий современной твердотельной микро-и наноэлектроники непрерывно расширяется [1][2][3][4][5][6][7][8][9]. При этом технологи-ческие подходы самоорганизации снизу-вверх (bottomup design), к которым относятся химические и элек-трохимические методы синтеза наноструктурированных объектов, интересны не только с точки зрения формиро-вания резисторов, диодов, транзисторов и электронных устройств на их основе, обладающих видоизмененными параметрами или усовершенствованными характеристи-ками благодаря, например, использованию широкозон-ных полупроводниковых материалов.…”

“…При этом технологи-ческие подходы самоорганизации снизу-вверх (bottomup design), к которым относятся химические и элек-трохимические методы синтеза наноструктурированных объектов, интересны не только с точки зрения формиро-вания резисторов, диодов, транзисторов и электронных устройств на их основе, обладающих видоизмененными параметрами или усовершенствованными характеристи-ками благодаря, например, использованию широкозон-ных полупроводниковых материалов. Не менее актуаль-ным направлением является создание наноэлектронных приборов с особыми параметрами, в частности с ха-рактеристиками, обусловленными туннельными эффек-тами [7][8][9]. Среди них классический туннельный диод Эсаки (Esaki tunnelling diode) и его модификация -обращенный диод (backward diode) выделяются таки-ми преимуществами квантовых приборов, как высокая скорость переключения и низкое энергопотребление одновременно со способностью работать при комнатной температуре.…”