Skip to main content
Log in

Organic thin-film transistors of pentacene films fabricated from a supersonic molecular beam source

  • Published:
Applied Physics A Aims and scope Submit manuscript

Abstract

Top-contact organic thin-film transistors (OTFTs) of pentacene have been fabricated on bare SiO2 and SiO2 modified with hexamethyldisilazane (HMDS) and octadecyltrichlorosilane (OTS). The pentacene films were deposited from a supersonic molecular beam source with kinetic energy of incident molecules ranging from 1.5 to 6.7 eV. The field-effect mobility of OTFTs was found to increase systematically with increasing kinetic energy of the molecular beam. The improvements are more important on HMDS- and OTS-treated surfaces than on bare SiO2. Tapping mode atomic force microscopy images reveal that pentacene thin films deposited at high kinetic energy form with significantly larger grains—independent of surface treatment—than films deposited using low-energy beams.

This is a preview of subscription content, log in via an institution to check access.

Access this article

Price excludes VAT (USA)
Tax calculation will be finalised during checkout.

Instant access to the full article PDF.

Similar content being viewed by others

References

  1. C.D. Dimitrakopoulos, P.R.L. Malenfant, Adv. Mater. 14, 99 (2002)

    Article  Google Scholar 

  2. G. Horowitz, J. Mater. Res. 19, 1946 (2004)

    Article  ADS  Google Scholar 

  3. K. Kudo, M. Yamashina, T. Moriizumi, Jpn. J. Appl. Phys. 23, 130 (1984)

    Article  ADS  Google Scholar 

  4. C.W. Tang, Appl. Phys. Lett. 48, 183 (1986)

    Article  ADS  Google Scholar 

  5. C.W. Tang, S.A. VanSlyke, Appl. Phys. Lett. 51, 913 (1987)

    Article  ADS  Google Scholar 

  6. F. Ebisawa, T. Kurokawa, S. Nara, J. Appl. Phys. 54, 3255 (1983)

    Article  ADS  Google Scholar 

  7. A. Tsumura, H. Koezuka, T. Ando, Appl. Phys. Lett. 49, 1210 (1986)

    Article  ADS  Google Scholar 

  8. J.H. Burroughes, D.D.C. Bradley, A.R. Brown, R.N. Marks, K. Mackay, R.H. Friend, P.L. Burns, A.B. Holmes, Nature 347, 539 (1990)

    Article  ADS  Google Scholar 

  9. N.S. Sariciftci, L. Smilowitz, A.J. Heeger, F. Wudl, Science 258, 1474 (1992)

    Article  ADS  Google Scholar 

  10. S.R. Forrest, Chem. Rev. 97, 1793 (1997)

    Article  Google Scholar 

  11. R. Ruiz, D. Choudhary, B. Nickel, T. Toccoli, K.-C. Chang, A.C. Mayer, P. Clancy, J.M. Blakely, R.L. Headrick, S. Iannotta, G.G. Malliaras, Chem. Mater. 16, 4497 (2004)

    Article  Google Scholar 

  12. Y.-Y. Lin, D.J. Gundlach, S.F. Nelson, T.N. Jackson, IEEE Electron Device Lett. 18, 606 (1997)

    Article  ADS  Google Scholar 

  13. T.W. Kelley, L.D. Boardman, T.D. Dunbar, D.V. Muyres, M.J. Pellerite, T.P. Smith, J. Phys. Chem. B 107, 5877 (2003)

    Article  Google Scholar 

  14. A. Dodabalapur, L. Torsi, H.E. Katz, Science 268, 270 (1995)

    Article  ADS  Google Scholar 

  15. D. Knipp, R.A. Street, A. Völkel, J. Ho, J. Appl. Phys. 93, 347 (2003)

    Article  ADS  Google Scholar 

  16. S.C. Lim, S.H. Kim, J.H. Lee, M.K. Kim, D.J. Kim, T. Zyung, Synth. Met. 148, 75 (2005)

    Article  Google Scholar 

  17. H. Yang, T.J. Shin, M.-M. Ling, K. Cho, C.Y. Ryu, Z. Bao, J. Am. Chem. Soc. 127, 11542 (2005)

    Article  Google Scholar 

  18. I. Yagi, K. Tsukagoshi, Y. Aoyagi, Appl. Phys. Lett. 86, 103502 (2005)

    Article  ADS  Google Scholar 

  19. M. Shtein, J. Mapel, J.B. Benziger, S.R. Forrest, Appl. Phys. Lett. 81, 268 (2002)

    Article  ADS  Google Scholar 

  20. H. Klauk, M. Halik, U. Zschieschang, G. Schmid, W. Radlik, W. Weber, J. Appl. Phys. 92, 5259 (2002)

    Article  ADS  Google Scholar 

  21. Y. Wang, M. Lieberman, Langmuir 19, 1159 (2003)

    Article  Google Scholar 

  22. A.S. Killampalli, T.W. Schroeder, J.R. Engstrom, Appl. Phys. Lett. 87, 033110 (2005)

    Article  ADS  Google Scholar 

  23. A. Amassian, T. Desai, S. Kowarik, S. Hong, A. Woll, G.G. Malliaras, F. Schreiber, J.R. Engstrom (in preparation)

  24. F. De Angelis, T. Toccoli, A. Pallaoro, N. Coppedè, L. Mariucci, G. Fortunato, S. Iannotta, Synth. Met. 146, 291 (2004)

    Article  Google Scholar 

  25. T. Toccoli, A. Pallaoro, N. Coppedè, S. Iannotta, F. De Angelis, L. Mariucci, G. Fortunato, Appl. Phys. Lett. 88, 132106 (2006)

    Article  ADS  Google Scholar 

  26. Y. Wu, T. Toccoli, N. Koch, E. Koch, E. Iacob, A. Pallaoro, P. Rudolf, S. Iannotta, Phys. Rev. Lett. 98, 076601 (2007)

    Article  ADS  Google Scholar 

  27. G. Horowitz, M.E. Hajlaoui, Adv. Mater. 12, 1046 (2000)

    Article  Google Scholar 

  28. D. Knipp, D.K. Murti, B. Krusor, R. Apte, L. Jiang, J.P. Lu, B.S. Ong, R.A. Street, Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 665, 207 (2002)

    Google Scholar 

  29. S. Hong, A. Amassian, A.R. Woll, S. Bhargava, J.D. Ferguson, G.G. Malliaras, J.D. Brock, J.R. Engstrom, Appl. Phys. Lett. 92, 253304 (2008)

    Article  ADS  Google Scholar 

  30. S.E. Roadman, N. Maity, J.N. Carter, J.R. Engstrom, J. Vac. Sci. Technol. A 16, 3423 (1998)

    Article  ADS  Google Scholar 

  31. A.S. Killampalli, J.R. Engstrom, Appl. Phys. Lett. 88, 143125 (2006)

    Article  ADS  Google Scholar 

  32. L.-Q. Xia, M.E. Jones, N. Maity, J.R. Engstrom, J. Vac. Sci. Tech. A 13, 2651 (1995)

    Article  ADS  Google Scholar 

  33. F. Biscarini, P. Samorí, O. Greco, R. Zamboni, Phys. Rev. Lett. 78, 2389 (1997)

    Article  ADS  Google Scholar 

  34. K.J. Caspersen, C.R. Stoldt, A.R. Layson, M.C. Bartelt, P.A. Thiel, J.W. Evans, Phys. Rev. B 63, 085401 (2001)

    Article  ADS  Google Scholar 

  35. J. Krug, J. Stat. Phys. 87, 505 (1997)

    Article  ADS  Google Scholar 

  36. R. Ruiz, A.C. Mayer, G.G. Malliaras, B. Nickel, G. Scoles, A. Kazimirov, H. Kim, R.L. Headrick, Z. Islam, Appl. Phys. Lett. 85, 4926 (2004).

    Article  ADS  Google Scholar 

  37. A. Amassian, V.A. Pozdin, T.V. Desai, S. Hong, A.R. Woll, J.D. Ferguson, J.D. Brock, G.G. Malliaras, J.R. Engstrom (submitted)

  38. G. Horowitz, M.E. Hajlaoui, R. Hajlaoui, J. Appl. Phys. 87, 4456 (2000)

    Article  ADS  Google Scholar 

Download references

Author information

Authors and Affiliations

Authors

Corresponding author

Correspondence to George G. Malliaras.

Rights and permissions

Reprints and permissions

About this article

Cite this article

Papadimitratos, A., Amassian, A., Killampalli, A.S. et al. Organic thin-film transistors of pentacene films fabricated from a supersonic molecular beam source. Appl. Phys. A 95, 29–35 (2009). https://doi.org/10.1007/s00339-008-5025-x

Download citation

  • Received:

  • Accepted:

  • Published:

  • Issue Date:

  • DOI: https://doi.org/10.1007/s00339-008-5025-x

PACS

Navigation