مقالة منهجية

المجال الكهربائي لسيطرة الدول الإلكترونية في نانوديفيسيس2 WS بالكهرباء النابضة

10.8K مشاهدات

⸱

DOI:

10.3791/56862

⸱

أبريل 12, 2018

 ,  ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Quantum-Phase Electronics Center (QPEC) and Department of Applied Physics, The University of Tokyo, 2Materials Sciences Division, Lawrence Berkeley National Laboratory, 3Institute of Scientific and Industrial Research, Osaka University, 4Max Planck Institute for Solid State Research, 5RIKEN Center for Emergent Matter Science (CEMS)

في هذه المقالة

ملخص

نقدم هنا، بروتوكولا للتحكم في عدد الناقل في المواد الصلبة باستخدام الكهرباء.

الملخص

ويتضح أسلوب المراقبة رقم الناقل النابضة المنحل بالكهرباء. نحصل على WS2 رقائق رقيقة مع سطح مستو الذرة عن طريق الأسلوب اﻻسكتلندي أو WS الفردية2 الأنابيب النانوية بتفريق تعليق WS2 الأنابيب النانوية. قد لفقت عينات مختارة إلى الأجهزة باستخدام الطباعة الحجرية شعاع الإلكترون والكهرباء على الأجهزة. نحن اتسمت خصائص الأجهزة تحت تطبيق الجهد البوابة الإلكترونية. في منطقة بوابة صغيرة، والجهد تتراكم الأيونات في الكهرباء على سطح العينات مما يؤدي إلى كبير الكهربائية المحتملة الناتجة وإسقاط الالكتروستاتيكي الناقل تعاطي المنشطات في الواجهة. وقد لوحظ منحنى نقل أمبيبولار في هذه المنطقة المنشطات الالكتروستاتيكي. عندما يتم زيادة الجهد البوابة، التقينا زيادة جذرية أخرى مصدر استنزاف الحالية مما يعني ضمناً أن الأيونات هي أولمبية صيفية في طبقات WS2 ويتحقق الناقل الكهروكيميائية تعاطي المنشطات. وقد لوحظ في هذه المنطقة، وتناول المنشطات الكهروكيميائية الموصلية الفائقة. توفر تقنية مركزة استراتيجية قوية لتحقيق الانتقال مرحلة الكم الناجم عن قدم الكهربائية.

المقدمة

مراقبة عدد الناقل هو الأسلوب الرئيسي لتحقيق الانتقال مرحلة الكم في المواد الصلبة1. في الترانزستور تأثير المجال التقليدي (FET)، فإنه يتحقق من خلال استخدام بوابة الصلبة1،2. في مثل هذا جهاز، التدرج المحتملة الكهربائية موحد في جميع أنحاء المواد العازلة للكهرباء حيث أن رقم الناقل المستحث في الواجهة محدود، هو مبين في الشكل 1 ألف.

من ناحية أخرى، يمكن أن نحقق أعلى كثافة الناقل في واجهة أو السائبة بالاستعاضة عن المواد العازلة الصلبة بالمواد الهلامية/السوائل الأيونية أو البوليمر الشوارد3،4،،من56، 7،،من89،،من1011 (الشكل 1b). في المنشطات الكهربائي باستخدام السوائل الأيونية، يتم تشكيل هيكل الترانزستور (أدلت) طبقة مزدوجة كهربائية في التفاعل بين السوائل الأيونية وعينه، توليد القوى الكهربائية الميدانية (> 0.5 V/Å) حتى في الجهد المنخفض التحيز. الكثافة الناتجة الناقل عالية (> 10 سم14 -2) التي يسببها في واجهة10،،من1213 القضية الرواية الإلكترونية خصائص أو الكم المرحلة المرحلة الانتقالية مثل فيروماجنيتيسم الناجمين عن الحقل الكهربائي14، حصار كولومب15، النقل أمبيبولار16،،من1718،،من1920، 21 , 22 , 23 , 24 , 25 , 26 , 27، وتشكيل تقاطع p-n واليكترولومينانسي الناتجة28،29،30، تعديل كبير للقوى الحرارية31،32، تهمة موجه الكثافة و موت التحولات33،،من3435، والناجمة عن حقل كهربائي عازل-المعادن الانتقالية36،37 بما في ذلك الناجم عن الحقل الكهربائي الموصلية الفائقة9 ،10،11،،من3839،،من4041،42،43،44 ،45،،من4647،،من4849.

في اﻻلكتروﻻيت النابضة (الشكل 1 ج)، أيونات تتراكم ليس فقط في الواجهة للنموذج أدلت، لكن يمكن أولمبية صيفية أيضا في طبقات من المواد ثنائية الأبعاد عن طريق نشر الحرارية دون عينة مدمرة تحت تطبيق الجهد بوابة كبيرة، مما يؤدي إلى الكهروكيميائية المنشطات8،9،11،34،38،،من5051،52،53 . وهكذا، نحن جذريا تغيير رقم الناقل الترانزستور تأثير المجال التقليدي باستخدام بوابة الصلبة بالمقارنة. على وجه الخصوص، يتحقق الموصلية الفائقة التي يسببها الحقل الكهربائي9،11،34،،من3850 باستخدام اﻻلكتروﻻيت النابضة في المنطقة حاملة كبيرة عدد حيث أننا لا يمكن الوصول بواسطة الأسلوب النابضة الصلبة التقليدية.

في هذه المقالة، نقدم هذا الأسلوب الفريد من الناقل رقم التحكم في المواد الصلبة، ونظرة عامة على تشغيل الترانزستور والناجمة عن الحقل الكهربائي الموصلية الفائقة في WS انتشارية عينات2 مثل رقائق2 WS و WS2 الأنابيب النانوية54،55،،من5657.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

البروتوكول

1-تشتت WS 2 الأنابيب النانوية (NTs) على الركازة

  1. تفريق WS2 NT مساحيق إلى الكحول الأيزوبروبيل (معهد الإدارة العامة، تركز أكثر من 99.8 في المائة) مع نسبة المخفف السليم (حوالي 0.1 مغ/مل) من سونيكيشن لمدة 20 دقيقة.
    ملاحظة: سونيكيشن منذ فترة طويلة يساعد على جعل تي إس2 WS موحد معلقة في سائل أصد ومنفصلة بشكل جيد الفردية WS2 NTs غير متبلور WS2 أو غيرها من السفن الشراعية، فضلا عن إزالة القمامة المتراكمة في WS NTs2 السطح. ويبين الشكل 2b تعليق نهائي WS2 تي إس. إذ قد اشتدت التعليق أثناء عملية سونيكاتيون، فمن الأفضل لإيقاف سونيكاتيون في كل 5 دقائق ومتابعة سونيكاتيون بعد 1 دقيقة.
  2. تدور-الطلاء الداخلي لتفريق WS2 NTs على الركازة.
    1. بدء تشغيل الجهاز تدور المغطى ومضخة فراغ. وضع Si/SiO2 (3000) الركيزة (1 سم × 1 سم) على مركز تشاك ويكس ذلك الفراغ بضخ السرعة من 80 لتر في الدقيقة والضغط في نهاية المطاف من 20 كيلوباسكال.
      ملاحظة: هناك حفرة يقع في مركز تشاك توصيل مضخة فراغ، وبالتالي يتم إصلاح الركيزة بضغط الفراغ (ضخ السرعة هو 80 لتر في الدقيقة والضغط في نهاية المطاف 20 كيلو باسكال). الضغط فراغ يمكن أن تختلف تبعاً للمضخة.
    2. تعيين المعلمات ذات الصلة للإجراء بلوحة التحكم من الجهاز تدور المغطى.
      ملاحظة: هناك ثلاث خطوات أثناء إجراء طلاء تدور على: (1) ببطء بسرعة تصل إلى 500 دورة في الدقيقة داخل 3 الأول s، (2) سرعة سرعة تصل إلى 4000 لفة في الدقيقة ومواصلة 50 s، (3) إبطاء ووقف الغزل 3 الماضي s. يمكن أن تكون تلك المعلمات مختلفة اعتماداً على استخدام المغطى تدور.
    3. وضع قطره واحدة (حوالي 0.01 مل) تعليق NT2 WS أدلى ماصة على الركازة في (1.1) حتى الركيزة مغطى تماما بالتعليق (إذا لم تضع قطرات أكثر). ثم بدء تدور-طلاء مع المعلمات ذات الصلة في (1.2.2).

2-إعداد تقشر رقيقة على الركيزة عن طريق الأسلوب اﻻسكتلندي

  1. وضع عينة صغيرة السائبة WS2 (نمت عبر أسلوب النقل بخار الكيميائية) على اﻻسكتلندي. أمثال اﻻسكتلندي وتتكشف ببطء لقشر ميكانيكيا في طبقة رقيقة من الجزء الأكبر. كرر هذا الإجراء لعدة مرات، حتى العينات exfoliated رقيقة ما فيه الكفاية.
    ملاحظة: الرقم 2 زاي و حاء 2 إظهار الشريط الأولى مع القليل عينة السائبة WS2 والشريط النهائي بعد عدة إجراءات قابلة للطي، على التوالي.
  2. قم بلصق الشريط سكوتش على رأس الركيزة رأسا على عقب واضغط قليلاً على الشريط بعناية قم بإزالة الشريط من الجزء العلوي من الركازة.
    ملاحظة: بعد إزالة الشريط، هناك العديد من رقائق رقيقة تترك على الركازة.

3-جهاز تصنيع بالطباعة الحجرية شعاع الإلكترون.

  1. عملية طلاء تدور لتغطية المقاومة للطباعة الحجرية شعاع الإلكترون.
    1. اتبع نفس الإجراء تدور-طلاء الموصوفة في (1.2.1) و (1.2.2).
    2. وضع قطره واحدة (حوالي 0.04 مل) من بولي ميثاكريلات (البولي ميثيل ميثا اكريلات) ماصة على الركازة حتى الركيزة مغطى تماما بالبولي ميثيل ميثا اكريلات. ثم بدء الإجراء تدور-طلاء لتغطية البولي ميثيل ميثا اكريلات موحد على عينة2 WS لمنعه من التعرض في الهواء.
      ملاحظة: البولي ميثيل ميثا اكريلات واحد من تقاوم للطباعة الحجرية شعاع الإلكترون.
    3. بعد زيادة ونقصان-طلاء، وضع الركيزة على لوح ساخن على 180 درجة مئوية والحرارة عليه لمدة 1 دقيقة.
      ملاحظة: هذه المعلمات يمكن أن تكون مختلفة اعتماداً على أنواع مقاومة.
  2. اختيار العينات بالمجهر الضوئي.
    1. بدء تشغيل المجهر الضوئي والكاميرا. وضع الركيزة في المرحلة.
    2. نقل المرحلة ومسح المنطقة بأسرها من الركازة مع التكبير المناسبة (20 س) وفي الوقت نفسه، تحديد العينات المعزولة بحجم مناسب.
      ملاحظة: في المجموع، 6 إلى 10 عينات معزولة يمكن عادة تحديد لكل الركيزة 1 سم × 1 سم.
    3. التقاط صور لكل عينة مختارة مع تكبير مختلفة من 5 X و 20 X 100 X. وتستخدم هذه الصور لتحديد موقع كل عينة.
  3. تصميم نمط الجهاز على نطاق واسع.
    1. تفعيل برنامج أوتوكاد، وتحميل صيغة شعرية الركازة. إدراج الصور التي تم التقاطها في (3-2)، وتحديد حجم وموقع لكل صور اعتماداً على علامات على الركازة.
    2. إدراج ساحة كبيرة يبلغ طولها 1200 ميكرومتر ومربع صغير بطول 300 ميكرون التي ينبغي أن تحيط كل عينة.
    3. تصميم أنماط واسعة النطاق بما في ذلك البوابة، والمصدر، واستنزاف، ومنصات أخرى في ساحة كبيرة باستثناء الهياكل الدقيقة بالقرب من العينة. تصميم علامات صغيرة قريبة من العينة دقة تحديد موقع العينات في عملية لاحقة لتصميم لنمط الأجهزة الصغيرة.
    4. كرر (3.3.2) إلى (3.3.3) لكل عينة.
    5. تسجيل إحداثيات مركز كل مربع الكبيرة والصغيرة، على التوالي.
    6. حذف الصور المدرجة، والمربعات الكبيرة والصغيرة وتنسيق شعرية الركازة، ترك تصميم أنماط كبيرة وعلامات صغيرة فقط. تصدير أنماط كبيرة وعلامات صغيرة كملفات dxf، على التوالي.
  4. الطباعة الحجرية شعاع الإلكترون الأول.
    1. وضع الركيزة على المسرح وإصلاحه، وإدراج المرحلة في الدائرة الرئيسية لالة الطباعة الحجرية شعاع الإلكترون.
    2. قم بتنشيط برنامج اللجنة الاقتصادية لأفريقيا (برنامج لتوليد ملف يستخدم في عملية شعاع الإلكترون). تعيين حجم الحقل 300 للطباعة حجرية علامات صغيرة. استخدام أداة لتحويل dxf لنقل ملف dxf إلى ملف خلية.
    3. تحميل ملف الخلية التي تم إنشاؤها في (3.4.2)، أدخل اسم الملف، وتحديد المنشأ وتحديد نقاط الإحداثيات من المربعات الصغيرة ولاحظ في (3.3.5). وأخيراً، تحديد إحداثيات A كبير وعلامات علامات ب والصغيرة A و B لكل نقطة.
      ملاحظة: A كبير وب علامات تستخدم لتصحيح اتجاه المرحلة، بينما الصغيرة A و B يتم استخدام علامات لتحديد عدم التطابق بين تصميم نمط ونمط المطبوعة، خلال عملية تصميم نمط الصغيرة.
    4. حفظ الملف كملف يخدع والانتظار حتى الضغط داخل الدائرة الرئيسي أقل من 5 × 10-5 السلطة الفلسطينية.
      ملاحظة: لأن شعاع الإلكترونات ذات الطاقة العالية (50 كيلو فولت من الجهد المتسارع)، هناك حاجة إلى نوعية عالية من فراغ.
    5. عندما يصبح ضغط الدائرة الرئيسية منخفضة ما يكفي لعملية الطباعة الحجرية شعاع الإلكترون، تنشيط برنامج التحكم شعاع الإلكترون ESL-7500 وبعد ذلك بدوره على البندقية الإلكترون.
    6. قم بتشغيل المسح الإلكتروني المجهري (SEM) والانتقال المرحلة إلى الموضع حيث الركيزة في الشاشة. ضبط السطوع والتباين، والتركيز.
    7. ضبط زاوية المرحلة قبل استناداً إلى الموضع النسبي لكبير أ وب علامات مصممة أصلاً على الركازة حتى الخطأ في اتجاه لا يكاد يذكر في تكبير 5000 X. بعد تصحيح اتجاه المرحلة، سجل موقف كبير بعلامة.
    8. تعيين السعة لشعاع الإلكترون للطباعة الحجرية؛ السلطة الفلسطينية 100 للطباعة الحجرية علامات صغيرة. نقل المسرح إلى الموضع لضبط السعة وحدد وضع بقعة للكاميرا، وتغيير السعة لشعاع الإلكترون حتى يصل إلى السلطة الفلسطينية 100 أمبير متر. بعد تعيين السعة لشعاع الإلكترون، ضبط السطوع والتباين، والتركيز.
    9. تحميل حفظ الملف con في (3.4.4) في برنامج اللجنة الاقتصادية لأفريقيا. تعيين المعلمات ذات الصلة: 2 s لوقت الجرعة و 300 لحجم الحقل. وأخيراً بدء عملية التعرض.
      ملاحظة: وقت الجرعة يمكن أن تكون مختلفة اعتماداً المقاومة.
    10. العودة إلى برنامج التحكم شعاع الإلكترون ESL-7500، تعيين 5000 X التكبير والانتقال المرحلة إلى موقف الكبيرة المسجلة علامة. تأكيد موقف كبير أ وب علامات.
    11. تعيين 30000 X التكبير وتأكيد موقف أ الصغيرة وب علامات للطباعة الحجرية من أول علامات صغيرة مصممة في (3.3.3).
      ملاحظة: يبدأ الطباعة الحجرية بعد المطابقة الصغيرة علامات ويأخذ الثانية عدة.
    12. بعد الانتهاء من الطباعة الحجرية، كرر هذا الإجراء لكل العينات. في الأخير، وإنهاء عملية التعرض وإغلاق برنامج اللجنة الاقتصادية لأفريقيا.
    13. اتبع نفس العملية من (3.4.2) إلى (3.4.10) مع معلمات مختلفة للطباعة الحجرية لنمط الكبيرة المصممة في (3.3.3). في (3.4.2)، تعيين حجم الحقل ك 1200. في (3.4.3)، سوى تحديد إحداثيات كبيرة أ وب علامات علامات باستثناء الصغيرة A و B. في (3.4.8)، تعيين السعة لشعاع الإلكترون كالسلطة الفلسطينية 1000 للطباعة الحجرية لنمط كبيرة. في (3.4.9)، قم بتحديد 1200 حجم الحقل.
      ملاحظة: بعد العملية (3.4.10)، يبدأ الطباعة الحجرية لنمط كبيرة ويأخذ عدة ساعات.
    14. بعد الانتهاء من الطباعة الحجرية لنمط الكبيرة، نقل المرحلة إلى الموضع الأصلي، إيقاف شعاع الإلكترون، وإنهاء عملية التعرض وبرنامج اللجنة الاقتصادية لأفريقيا. فتح الدائرة الرئيسية وإخراج الركازة.
  5. وضع أولاً.
    1. جعل حلاً من إيسوبوتيل الميثيل كيتون (ميبك) ومعهد الإدارة العامة مع نسبة ميبك: أصد = 1:3. تراجع الركيزة في الحل لمدة 30 ثانية، وتغسل بسائل أصد والجافة ببندقية النيتروجين.
      ملاحظة: وضع الوقت قد تتغير تبعاً للظروف البيئية مثل درجة الحرارة والرطوبة.
    2. التقاط صور بالمجهر الضوئي لكل النقش المطبوع مع تكبير مختلفة من 5 X و 20 X 100 X.
  6. تصميم نمط الأجهزة الصغيرة.
    1. اتبع نفس العملية (3-3). في (3.3.1)، تحميل نمط شعرية الركيزة بما في ذلك علامات صغيرة مصممة في (3.3.3)، وإدراج الصور التي التقطت بعد وضع الأولى.
      ملاحظة: حجم وموقع لكل صور يعتمد على علامات صغيرة مصممة في (3.3.3)، بدلاً من علامات على الركازة.
    2. تصميم هيكل غرامة نمط الجهاز مع المصدر، واستنزاف واقطاب أخرى في المربعات الصغيرة في تكوين شريط هول، الذي يرتبط بنمط الكبيرة المطبوعة. بعد تصميم أنماط صغيرة لجميع الأجهزة، بتسجيل إحداثيات مربعات صغيرة.
    3. حذف الصور المدرجة، ومربعات صغيرة ونمط الركازة، ترك النقوش الصغيرة مصممة فقط. تصدير نمط الصغيرة كملف dxf.
  7. الطباعة الحجرية شعاع الإلكترون الثاني.
    1. اتبع نفس العملية من (3.4.1) إلى (3.4.11) مع نفس المعلمات للطباعة الحجرية لنمط الصغيرة المصممة في (3.6)؛ تعيين 300 لحجم الحقل وحدد السلطة الفلسطينية 100 على السعة لشعاع الإلكترون.
      ملاحظة: عملية الطباعة الحجرية تستغرق عدة دقائق لكل نمط الصغيرة.
    2. بعد طباعة حجرية نقش صغيرة، نقل المرحلة إلى الموضع الأصلي، إيقاف شعاع الإلكترون وإنهاء عملية التعرض وإغلاق برنامج اللجنة الاقتصادية لأفريقيا. فتح الدائرة الرئيسية وإخراج الركازة.
  8. وضع ثاني.
    1. اتبع نفس العملية في (3.5) مع نفس الوقت النامية 30 ثانية.
    2. التقاط صور بالمجهر الضوئي لكل نمط مع تكبير مختلفة من 5 X و 20 X 100 X.

4-ترسيب أقطاب

  1. ترسب أقطاب الذهب.
    1. إصلاح الركيزة على حامل الركيزة ووضع صاحب الركازة على قضيب نقل، وأدخله في الدائرة الرئيسية المبخر. بدء تدوير حامل الركيزة.
    2. أول إيداع الجمهورية التشيكية 5 نانومتر في سمك طبقة الالتصاق. عندما يصبح الضغط داخل الدائرة الرئيسية أقل من 10-4 باسكال، تشغيل مصدر الجهد العالي.
    3. زيادة الحالية بندقية الإلكترون بدقة مع الجهد تسارع ثابت من 4 كيلو فولت، حتى يصبح معدل إيداع تقاس برصد سمك مستقرة حول 0.5 Å/s (عادة قبل تتبخر Cr حوالي 5 نانومتر).
    4. فتح المصراع وإيداع الجمهورية التشيكية حتى تصل إلى 5 نانومتر في السمك. إغلاق المصراع وبطء الانخفاض الحالي للبندقية الإلكترون إلى الصفر، وإيقاف مصدر الجهد العالي.
    5. وفي وقت لاحق إيداع الاتحاد الأفريقي سمك مناسب. تشغيل المصدر الحالي وزيادة ببطء حاليا ما يصل إلى 30 ألف افابوراتي الاتحاد الأفريقي بإبقاء الحالية 30 ألف، حتى يصبح معدل إيداع تقاس برصد سمك Å حوالي 1 مستقرة/s (عادة ما تتبخر قبل الاتحاد الأفريقي من حوالي 10 نانومتر).
    6. فتح المصراع وبدء إيداع الاتحاد الأفريقي. بعد الوصول إلى سمك المقصود، إغلاق المصراع ببطء الانخفاض الحالي إلى صفر وإيقاف المصدر الحالي.
      ملاحظة: نحن نستخدم 60 نانومتر تقشر رقيقة و 90 نانومتر ل NT. سمك المناسبة اعتماداً على العينة.
    7. حيث يتم تسخين الركيزة أثناء عملية الترسيب، تبقى الركيزة داخل غرفة ح 1 بغية تهدئة درجة الحرارة القرب من درجة حرارة الغرفة. وقف تدوير حامل الركيزة وإخراجه من قضيب نقل.
  2. ترسيب طبقة حماية2 SiO.
    1. مع مساعدة المجهر الضوئي، تغطي منصات واقطاب البوابة بالشريط.
      ملاحظة: من حيث المبدأ، يتعرض سوى الهياكل الدقيقة لأقطاب لإيداع SiO2 طبقة لحماية أقطاب ضد التفاعل الكيميائي أثناء النابضة المنحل بالكهرباء.
    2. اتبع نفس العملية من (4.1.1) إلى (4.1.4) إيداع الجمهورية التشيكية 5 نانومتر في سمك طبقة الالتصاق.
    3. بعد ذلك اتبع نفس العملية من (4.1.1) إلى (4.1.4) إيداع SiO2 من 20 نانومتر في السمك.
      ملاحظة: معدل إيداع SiO2 هو Å حوالي 1/s، بينما قبل التبخر SiO2 من حوالي 10 نانومتر.
    4. تهدئة الركيزة داخل غرفة حاء 1 وقف تدوير حامل الركيزة وإخراجه من قضيب نقل. قم بإزالة الشريط تحت المجهر.

5-انتهاء الجهاز

  1. يخدش الركازة.
    1. قم بتشغيل آلة رسم ومضخة فراغ بسرعة الضخ من 50 لتر في الدقيقة والضغط في نهاية المطاف 30 كيلو باسكال. إصلاح الركيزة في المرحلة بفراغ تشاك وضبط زاوية والموقف من الركازة.
    2. الكاتب الركيزة إلى قطع صغيرة (عادة حوالي 3 × 3 مم).
      ملاحظة: اعتماداً على موقع كل عينة مختارة ونمط مصممة بحجم كل قطعة.
  2. انطلاقة الجهاز.
    1. حدد جهاز واحد وتزج أنه في الأسيتون (تركيز أكثر من 99.5 ٪) ح 1 في درجة حرارة الغرفة لإزالة البولي ميثيل ميثا اكريلات زائدة عن الحاجة والذهب. يتم ترك فقط الأقطاب ملفقة على الركازة.
    2. بعد عملية انطلاقة، يغسل الركيزة بمعهد الإدارة العامة والجافة ببندقية النيتروجين.
  3. سلك-الترابط.
    1. قم بتشغيل الجهاز أسلاك الربط. إصلاح الركيزة على الرقاقة--الناقل عن طريق الشظية لصق.
      ملاحظة: لحالة2 NT WS، نستخدم الدوار الأفقي هو موضح في الشكل 2n.
    2. مع المساعدة من الترابط أسلاك الجهاز، الاتصال كل لوح القطب والقطب للناقل رقاقة واحدة تلو الأخرى مع سلك الذهب.
  4. وضع الحبرية المنحل بالكهرباء.
    1. وضع معالجة تجميعية للكهرباء (أقل من 0.5 ميليلتر) على رأس الجهاز الملاقط بعد الغمس في السائل المنحل بالكهرباء.
      ملاحظة: كمية الكهرباء القليل جداً؛ ويغطي هيكل الجميلة للجهاز ويتجنب بوابة لوح لكن تغطي رفائد. ونحن نستخدم الكهرباء ككلو4 (تركيز أكثر من 99 في المائة) حلت في البولي إثيلين غليكول (شماعة؛ ث م= 600) مع [ك]: [س] نسبة 01:20 طبقاً للمنشور السابق38.

6-النقل القياسات

  1. إصلاح الرقاقة الناقل على صاحب العينة، ووضعها داخل الدائرة بنظام لقياس الخصائص الفيزيائية بقضيب نقل. مضخة الدائرة بوضع فراغ عالية.
  2. قم بتوصيل نظام القياس بما في ذلك تأمين في مكبرات الصوت، نانو-الفولتميتر، ومصدر متر، ومكبر للصوت. تطبيق دائم التناوب الحالية (AC) مع تواتر 13 هرتز لإجراء قياسات التيار المتردد-لوك-.
  3. قم بتشغيل برنامج "مخروطي كيست" (برامج قياس).
  4. في قياس استجابة البوابة، وعند تطبيق الجهد البوابة الكهرباء (أي.، بين المصدر وبوابة أقطاب)، اكتساح الجهد البوابة بسرعة من 50 mV/s في ك 300، تحت شرط فراغ عالية الحد من تأثير الهواء على أداء النابضة.
  5. في قياس درجة الحرارة الاعتماد على المقاومة، أولاً باردة وصولاً إلى 200 ألف مع معدل التبريد ك 1/دقيقة في حالة فراغ عالية، ثم تغيير شرط أنه تطهير وإبقاء التبريد وصولاً إلى 10 كيلو مع معدل التبريد ك 1/دقيقة. عند درجة حرارة أقل من 10 كيلو، يبرد والدفء بمعدل 0.2 ك/دقيقة.
    ملاحظة: في حالة إزالة أنه الموصلية الحرارية ودرجة الحرارة الناتجة الاستقرار أفضل من تلك التي في حالة فراغ عالية.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

النتائج

عمليات نموذجية الترانزستور NT2 WS فردية وأجهزة تقشر2 WS هي هو موضح في الشكل 3 ألف و 3 باء، على التوالي، حيث استنزاف المصدر الحالي (أناDS) كدالة للجهد بوابة (V ز) لطيف يعمل في وضع أمبيبولار، عرض على النقيض ملحوظا لرد بوابة القطب FET بوابات الصلبة التقليدية في المنشور السابق58. النظر في السلوك أمبيبولار عكسها وقابلة للتكرار، يرجح هذه العمليات الترانزستور بسبب...

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المناقشة

في WS2 NTs ورقائق، ونحن قد بنجاح يسيطر عليها خصائص كهربائية الالكتروستاتيكي أو الناقل الكهربائية الكيميائية المنشطة.

وقد لوحظ في المنطقة المنشطات الالكتروستاتيكي، تشغيل الترانزستور أمبيبولار. هذا المنحنى نقل أمبيبولار مع تشغيل/إيقاف تشغيل نسبة عالية (> 102) الملاحظ في التحيز منخفضة الجهد يشير إلى الناقل الفعلي تعاطي المنشطات في واجهة تقنية اﻻلكتروﻻيت النابضة لضبط مستوى فيرمي لهذه النظم.

على الرغم من أن هذا الأسلوب هو كفائدة لضبط كمية كبيرة من ر...

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

الإفصاحات

الكتاب ليس لها علاقة بالكشف عن.

شكر وتقدير

ونحن نعترف بالدعم المالية التالية؛ معونات لتشجيع خصيصا للبحث (رقم 25000003) من JSPS، ومعونات للبحوث بدء النشاط (No.15H06133) وتحدي البحث (الاستكشافية) (رقم JP17K18748) من يأمرون اليابان.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المواد

قائمة المواد المستخدمة في هذه المقالة
الاسمالشركةرقم فهرسيالتعليقات
آلة صوتنةSND المحدودةUS-2http://www.senjyou.jp/
تدور آلةطلاء ACTIVE Co.، Ltd.ACT-300AIIhttp://www.acti-ve.co.jp/spincoater/standard/act300a2.html
لوحة ساخنةTAIYOHP131224
المجهر البصريOLYMPUSBX51https://www.olympus-ims.com/ja/microscope/bx51p/
آلة الطباعة الحجرية بشعاع الإلكترونELIONIX INC.ELS-7500Ihttps://www.elionix.co.jp/index.html
آلة الكتابةطوكيو SEIMITSU المحدودة.A-WS-100Ahttp://www.accretech.jp/english/product/semicon/wms/aws100s.html
آلة ربط الأسلاكWEST & middot ؛ BOND 7476D-79https://www.hisol.jp/products/bonder/wire/mgb/b.html
نظام قياس الخصائص الفيزيائيةالتصميم الكميPPMShttp://www.qdusa.com/products/ppms.html
مكبر للصوتقفل Stanford Research SystemsSRS830http://www.thinksrs.com/products/SR810830.htm
مقياسالمصدر TextronixKEITHLEY 2612Ahttp://www.tek.com/keithley-source-measure-units/smu-2600b-series-sourcemeter
KClO4Sigma-Aldrich241830http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sigald/241830?lang=ja®ion=JP
PEGWAKO168-09075http://www.siyaku.com/uh/Shs.do?dspCode=W01W0116-0907
IPAWAKO169-28121http://www.siyaku.com/uh/Shs.do?dspWkfcode=169-28121
MIBKWAKO131-05645http://www.siyaku.com/uh/Shs.do?dspCode=W01W0113-0564
PMMAMicroChemPMMAhttp://microchem.com/Prod-PMMA.htm
AcetoneWAKO012-26821http://www.siyaku.com/uh/Shs.do?dspWkfcode=012-26821
http://www.taiyo-kabu.co.jp/products/detail.php?product_id=431

المراجع

  1. Ahn, C. H., et al. Electrostatic modification of novel materials. Rev. Mod. Phys. 78, 1185-1212 (2006).
  2. Ahn, C. H., Triscone, J. M., Mannhart, J. Electric field effect in correlated oxide systems. Nature. 424, 1015-1018 (2003).
  3. Panzer, M. J., Frisbie, C. D. Polymer Electrolyte Gate Dielectric Reveals Finite Windows of High Conductivity in Organic Thin Film Transistors at High Charge Carrier Densities. J. Am. Chem. Soc. 127, 6960-6961 (2005).
  4. Panzer, M. J., Frisbie, C. D. High charge carrier densities and conductance maxima in single-crystal organic field-effect transistors with a polymer electrolyte gate dielectric. Appl. Phys. Lett. 88, 203504(2006).
  5. Misra, R., McCarthy, M., Hebard, A. F. Electric field gating with ionic liquids. Appl. Phys. Lett. 90, 052905(2007).
  6. Ono, S., Seki, S., Hirahara, R., Tominari, Y., Takeya, J. High-mobility, low-power, and fast-switching organic field-effect transistors with ionic liquids. Appl. Phys. Lett. 92, 103313(2008).
  7. Lee, J., Panzer, M. J., He, Y., Lodge, T. P., Frisbie, C. D. Ion Gel Gated Polymer Thin-Film Transistors. J. Am. Chem. Soc. 129, 4532-4533 (2007).
  8. Fujimoto, T., Awaga, K. Electric-double-layer field-effect transistors with ionic liquids. Phys. Chem. Chem. Phys. 15, 8983-9006 (2013).
  9. Du, H., Lin, X., Xu, Z., Chu, D. Electric double-layer transistors: a review of recent progress. J. Mater. Sci. 50, 5641-5673 (2015).
  10. Ueno, K., et al. Field-induced superconductivity in electric double layer transistors. J. Phys. Soc. Jpn. 83, 032001(2014).
  11. Bisri, S. Z., Shimizu, S., Nakano, M., Iwasa, Y. Endeavor of Iontronics: From Fundamentals to Applications of Ion-Controlled Electronics. Adv. Mater. 29, 1607054(2017).
  12. Yuan, H. T., et al. High-density carrier accumulation in ZnO field-effect transistors gated by electric double layers of ionic liquids. Adv. Funct. Mater. 19, 1046-1053 (2009).
  13. Yuan, H., et al. Zeeman-type spin splitting controlled by an electric field. Nat Phys. 9, 563-569 (2013).
  14. Yamada, Y., et al. Electrically induced ferromagnetism at room temperature in cobalt-doped titanium dioxide. Science. 332, 1065-1067 (2011).
  15. Shibata, K., et al. Large modulation of zero-dimensional electronic states in quantum dots by electric-double-layer gating. Nat Commun. 4, 2664(2013).
  16. Krüger, M., Buitelaar, M. R., Nussbaumer, T., Schönenbergera, C. Electrochemical carbon nanotube field-effect transistor. Appl. Phys. Lett. 78, 1291(2001).
  17. Rosenblatt, S., Yaish, Y., Park, J., Gore, J., Sazonova, V., McEuen, P. L. High Performance Electrolyte Gated Carbon Nanotube Transistors. Nano Lett. 2, 869-872 (2002).
  18. Yuan, H. T., et al. Liquid-gated ambipolar transport in ultrathin films of a topological insulator Bi2Te3. Nano Lett. 11, 2601-2605 (2011).
  19. Zhang, Y., Ye, J., Matsuhashi, Y., Iwasa, Y. Ambipolar MoS2 thin flake transistor. Nano Lett. 12, 1136-1140 (2012).
  20. Braga, D., et al. Quantitative determination of the band gap of WS2 with ambipolar ionic liquid-gated transistors. Nano lett. 12, 5218-5223 (2012).
  21. Saito, Y., Iwasa, Y. Ambipolar insulator-to-metal transition in black phosphorus by ionic-liquid gating. ACS Nano. 9, 3192-3198 (2015).
  22. Sugahara, M., et al. Ambipolar transistors based on random networks of WS2 nanotubes. Appl. Phys. Express. 9, 075001(2016).
  23. Kang, M. S., Lee, J., Norris, D. J., Frisbie, C. D. High Carrier Densities Achieved at Low Voltages in Ambipolar PbSe Nanocrystal Thin-Film Transistors. Nano Lett. 9, 3848-3852 (2009).
  24. Bisri, S. Z., et al. Low Driving Voltage and High Mobility Ambipolar Field-Effect Transistors with PbS Colloidal Nanocrystals. Adv. Mater. 25, 4309-4314 (2013).
  25. Dasgupta, S., et al. Printed and Electrochemically Gated, High-Mobility, Inorganic Oxide Nanoparticle FETs and Their Suitability for High-Frequency Applications. Adv. Funct. Mater. 22, 4909-4919 (2012).
  26. Thiemann, S., Gruber, M., Lokteva, I., Hirschmann, J., Halik, M., Zaumseil, J. High-Mobility ZnO Nanorod Field-Effect Transistors by Self-Alignment and Electrolyte-Gating. Acs Appl Mater Inter. 5, 1656-1662 (2013).
  27. Wong, A. T., et al. Impact of gate geometry on ionic liquid gated ionotronic systems. APL Mater. 5, 042501(2017).
  28. Zhang, Y. J., Oka, T., Suzuki, R., Ye, J. T., Iwasa, Y. Electrically switchable chiral light-emitting transistor. Science. 344, 725-728 (2014).
  29. Zhang, Y. J., Yoshida, M., Suzuki, R., Iwasa, Y. 2D crystals of transition metal dichalcogenide and their iontronic functionalities. 2D Materials. 2, 044004(2015).
  30. Onga, M., Zhang, Y. J., Suzuki, R., Iwasa, Y. High circular polarization in electroluminescence from MoSe2. Appl Phys Lett. 108, 073107(2016).
  31. Yoshida, M., et al. Gate-optimized thermoelectric power factor in ultrathin WSe2 single crystals. Nano Lett. 16, 2061-2065 (2016).
  32. Saito, Y., et al. Gate-tuned thermoelectric power in black phosphorus. Nano Lett. 16, 4819-4824 (2016).
  33. Yoshida, M., et al. Controlling charge-density-wave states in nano-thick crystals of 1T-TaS2. Sci. Rep. 4, 7302(2014).
  34. Yu, Y., et al. Gate-tunable phase transitions in thin flakes of 1T-TaS2. Nat Nanotechnol. 10, 270-276 (2015).
  35. Nakano, M., et al. Collective bulk carrier delocalization driven by electrostatic surface charge accumulation. Nature. 487, 459-462 (2012).
  36. Shimotani, H., Asanuma, H., Iwasa, Y. Electric Double Layer Transistor of Organic Semiconductor Crystals in a Four-Probe Configuration. Jpn. J. Appl. Phys. 46, 3613(2007).
  37. Shi, W., et al. Transport Properties of Polymer Semiconductor Controlled by Ionic Liquid as a Gate Dielectric and a Pressure Medium. Adv. Funct. Mater. 24, 2005-2012 (2014).
  38. Shi, W., et al. Superconductivity series in transition metal dichalcogenides by ionic gating. Sci. Rep. 5, 12534(2015).
  39. Saito, Y., Nojima, T., Iwasa, Y. Gate-induced superconductivity in two-dimensional atomic crystals. Supercond. Sci. Technol. 29, 093001(2016).
  40. Saito, Y., Nojima, T., Iwasa, Y. Highly crystalline 2D superconductors. Nature Rev. Mater. 2, 16094(2016).
  41. Ueno, K., et al. Electric-field-induced superconductivity in an insulator. Nat Mater. 7, 855-858 (2008).
  42. Ye, J. T., et al. Liquid-gated interface superconductivity on an atomically flat film. Nat Mater. 9, 125-128 (2010).
  43. Ueno, K., et al. Discovery of superconductivity in KTaO3 by electrostatic carrier doping. Nat Nanotechnol. 6, 408-412 (2011).
  44. Ye, J. T., et al. Superconducting dome in a gate-tuned band insulator. Science. 338, 1193-1196 (2012).
  45. Saito, Y., Kasahara, Y., Ye, J., Iwasa, Y., Nojima, T. Metallic ground state in an ion-gated two-dimensional superconductor. Science. 350, 409-413 (2015).
  46. Saito, Y., et al. Superconductivity protected by spin-valley locking in ion-gated MoS2. Nat Phys. 12, 144-149 (2016).
  47. Costanzo, D., et al. Gate-induced superconductivity in atomically thin MoS2 crystals. Nat Nanotechnol. 11, 339-344 (2016).
  48. Jo, S., Costanzo, D., Berger, H., Morpurgo, A. F. Electrostatically induced superconductivity at the surface of WS2. Nano Lett. 15, 1197-1202 (2015).
  49. Lei, B., et al. Gate-tuned superconductor-insulator transition in (Li,Fe)OHFeSe. Phys. Rev. B. 93, 060501(2016).
  50. Qin, F., et al. Superconductivity in a chiral nanotube. Nat Commun. 8, 14465(2017).
  51. Zhao, J., et al. Lithium-ion-based solid electrolyte tuning of the carrier density in graphene. Sci. Rep. 6, 34816(2016).
  52. Lei, B., et al. Tuning phase transitions in FeSe thin flakes by field-effect transistor with solid ion conductor as the gate dielectric. Phys. Rev. B. 95, 020503(2017).
  53. Zhu, C. S., et al. Tuning electronic properties of FeSe0.5Te0.5 thin flakes using a solid ion conductor field-effect transistor. Phys. Rev. B. 95, 174513(2017).
  54. Tenne, R., Margulis, L., Genut, M., Hodes, G. Polyhedral and cylindrical structures of tungsten disulphide. Nature. 360, 444-446 (1992).
  55. Rothschild, A., Sloan, J., Tenne, R. Growth of WS2 nanotubes phases. J. Am. Chem. Soc. 122, 5169-5179 (2000).
  56. Zak, A., et al. Scaling-up of the WS2 nanotubes synthesis. Fullerenes, Nanotubes and Carbon Nanostruct. 19, 18-26 (2010).
  57. Rao, C. N. R., Nath, M. Inorganic nanotubes. Dalton T. 1, 1-24 (2003).
  58. Levi, R., Bitton, O., Leitus, G., Tenne, R., Joselevich, E. Field-effect transistors based on WS2 nanotubes with high current-carrying capacity. Nano Lett. 13, 3736-3741 (2013).
  59. Shiogai, J., et al. Electric-field-induced superconductivity in electrochemically etched ultrathin FeSe films on SrTiO3 and MgO. Nat Phys. 12, 42-46 (2016).
  60. Shiogai, J., et al. Unified trend of superconducting transition temperature versus Hall coefficient for ultrathin FeSe films prepared on different oxide substrates. Phys. Rev. B. 95, 115101(2017).
  61. Jeong, J., et al. Suppression of Metal-Insulator Transition in VO2 by Electric Field-Induced Oxygen Vacancy Formation. Science. 339, 1402-1405 (2013).
  62. Schladt, T. D., et al. Crystal-Facet-Dependent Metallization in Electrolyte-Gated Rutile TiO2 Single Crystals. ACS Nano. 7, 8074-8081 (2013).
  63. Lu, N., et al. Electric-field control of tri-state phase transformation with a selective dual-ion switch. Nature. 546, 124-128 (2017).
  64. Suda, M., Kato, R., Yamamoto, H. M. Light-induced superconductivity using a photoactive electric double layer. Science. 347, 743-746 (2015).

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

إعادة الطباعة والأذونات

طلب إذن لإعادة استخدام النص أو الأشكال في مقالة JoVE هذه

طلب إذن

الوسوم

مقالات ذات صلة