Name: Campo eléctrico Control de Estados electrónicos en WS2 nanodispositivos de electrolito que bloquean (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-04-12T13:30:00.000+00:00
Duration: 10 min 36 s
Description: Aprende a controlar el número de portadores en sólidos mediante el método de puerta con electrolito para inducir transiciones de fase cuántica en transistores de disulfuro de tungsteno.

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Reconocemos que los siguientes financieros apoyan; Subvenciones para promovieron especialmente investigación (Nº 25000003) de JSP, subvenciones para investigación actividad puesta en marcha (No.15H06133) y difícil investigación (exploratorio) (no. JP17K18748) de MEXT de Japón.

1. dispersión de WS 2 nanotubos (NTs) en el substrato
<ol><li>Dispersar los polvos2 NT WS en alcohol isopropílico (IPA, concentración de más del 99,8%) con proporción adecuada diluido (aproximadamente 0.1 mg/mL) por sonicación durante 20 minutos. Nota: La sonicación durante mucho tiempo ayuda a hacer WS2 NTs uniformemente suspendidos en líquido de la IPA y a WS individuales bien formado separado2 NTs de amorfo WS2 u otros desperdicios, así como para eliminar la basura que se acumule en WS2 NTs superficie. Figura 2b muestra la suspensión final de WS2 NTs. Puesto que la suspensión podría ser calentada durante el proceso de sonicación, es mejor dejar de sonicación a cada 5 min y continuar sonicación después de 1 minuto.</li>
	<li>Procedimiento de spin-coating para dispersar WS2 NTs en el substrato.<ol>
<li>Inicie la máquina recubridor spin y la bomba de vacío. Ponga un Si/SiO2 (3000 Å) substrato (1 cm x 1 cm) en el centro de la tirada y la corrección por vacío con bombeo de velocidad de 80 L/min y máxima presión de 20 kPa. Nota: Hay un orificio que se encuentra en el centro de la tirada que se conecta a la bomba de vacío, así el sustrato se fija por presión del vacío (velocidad de bombeo es de 80 L/min y última presión es 20 kPa). La presión de vacío puede ser diferente dependiendo de la bomba.</li>
		<li>Establecer los parámetros relevantes del procedimiento de panel de control de la máquina recubridor spin. Nota: Hay tres pasos durante el proceso de spin-coating: (1) lentamente la velocidad hasta 500 rpm dentro de los primeros 3 s, (2) rápidamente hasta 4000 rpm de la velocidad y continuar durante 50 s, (3) lento y parada de giro para los 3 últimos s. Estos parámetros pueden ser diferentes dependiendo en el uso del spin coater.</li>
		<li>Poner una gota (aproximadamente 0,01 mL) de suspensión de WS2 NT hecha en (1.1) por una pipeta en el sustrato hasta que el sustrato está completamente cubierto por la suspensión (si no, poner más gotas). Entonces comienzo spin-revestimiento de parámetros relevantes en (1.2.2).</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. preparación de fina escama en el substrato mediante método de cinta scotch
<ol><li>Poner una muestra de pequeño bulto de WS2 (crecido por el método de transporte de vapor químico) en la cinta scotch. Doblar la cinta scotch y desdoblar lentamente para exfoliar mecánicamente la capa delgada de la mayor parte. Repita este procedimiento varias veces, hasta que las muestras exfoliadas son lo suficientemente delgadas. Nota: Figura 2 g y 2 h muestran la cinta inicial con poca muestra de bulto de WS2 y la cinta final después de procedimientos múltiples plegables, respectivamente.</li>
	<li>Pegar la cinta scotch en la parte superior en el substrato hacia abajo, presione ligeramente la cinta y retire cuidadosamente la cinta de la parte superior del sustrato. Nota: Después de quitar la cinta, hay muchas escamas finas en el sustrato.</li>
</ol>3. fabricación de dispositivo de litografía por haz de electrones.
<ol><li>Proceso de spin-coating para resistir de litografía por haz de electrones.<ol>
<li>Siga el mismo procedimiento de spin-coating descrito en (1.2.1) y (1.2.2).</li>
		<li>Colocar una gota (aproximadamente 0,04 mL) de polimetil metacrilato (PMMA) por una pipeta en el sustrato hasta que el sustrato está completamente cubierto por PMMA. Iniciará procedimiento de spin-coating para cubrir uniformemente el PMMA en muestra de2 WS para evitar de ser expuesta en el aire. Nota: El PMMA es uno de lo resiste de litografía por haz de electrones.</li>
		<li>Después de spin-coating, poner el sustrato en la placa caliente a 180 ° C y calentar durante 1 minuto. Nota: Los parámetros pueden ser diferentes dependiendo de los tipos de resistencia.</li>
	</ol></li>
	<li>Selección de la muestra por microscopía óptica.<ol>
<li>Inicio de la microscopía óptica y la cámara. Poner el sustrato en el escenario.</li>
		<li>Mover etapa y explorar toda la región del sustrato con adecuado aumento (20 X) y mientras tanto, seleccionar las muestras aisladas con el tamaño adecuado. Nota: En total, 6 a 10 muestras aisladas generalmente seleccionables para cada sustrato de 1 cm x 1 cm.</li>
		<li>Tomar fotos de cada muestra seleccionada con diferentes aumentos de 5 X, 20 X y 100 X. Esas fotos se utilizan para identificar la ubicación de cada muestra.</li>
	</ol></li>
	<li>Diseño del patrón del dispositivo a gran escala.<ol>
<li>Activar el software de AutoCAD y carga el formato de enrejado de sustrato. Insertar fotos en (3.2) e identificar el tamaño y la ubicación de cada foto según las marcas en el substrato.</li>
		<li>Insertar un cuadrado grande con longitud de 1200 μm y una pequeña plaza con longitud de 300 μm que deben rodear a cada muestra.</li>
		<li>Patrones a gran escala de diseño incluyendo la puerta, fuente, desagüe y otros cojines en la gran plaza excepto estructuras finas cerca de la muestra. Diseño de marcas pequeñas cerca de la muestra a identificar con precisión la ubicación de las muestras en el posterior proceso de diseño para el modelo de dispositivo en pequeña escala.</li>
		<li>Repetir (3.3.2) a (3.3.3) para cada muestra.</li>
		<li>Registrar las coordenadas del centro de cada cuadrado grande y pequeña, respectivamente.</li>
		<li>Eliminar fotos insertadas, grandes y pequeñas plazas y formato de enrejado de sustrato, dejando solamente el diseño patrones grandes y pequeñas marcas. Exportación de patrones de grandes y pequeñas marcas como archivos dxf, respectivamente.</li>
	</ol></li>
	<li>Primera litografía por haz de electrones.<ol>
<li>Poner el sustrato en el escenario y arreglarlo e Inserte la etapa en la cámara principal de máquina de litografía de haz de electrón.</li>
		<li>Activar el programa ECA (un programa para la generación de un archivo utilizado en el proceso de haz de electrones). Establecer el tamaño del campo como 300 para la litografía de pequeñas marcas. Utilice la herramienta del convertidor de dxf para transferir archivo dxf a archivo del celular.</li>
		<li>Carga el archivo de celular generado en (3.4.2), introduzca el nombre de archivo, identificar el origen e identificar los puntos con coordenadas de pequeños cuadrados en (3.3.5). Finalmente, identificar las coordenadas de grande y marcas de marcas B y pequeña A y B para cada punto. Nota: El grande y B las marcas se utilizan para corregir la dirección de la etapa, mientras que la pequeña A y B las marcas se utilizan para identificar el desajuste entre el diseño del patrón y patrón impreso, durante el proceso de diseño en pequeña escala.</li>
		<li>Guarde el archivo como archivo con y espere hasta que la presión dentro de la cámara principal es inferior a 5 x 10-5 PA. Nota: Debido a que el haz de electrones es alta energía (50 kV de voltaje de aceleración), se necesita la alta calidad de vacío.</li>
		<li>Cuando la presión de la cámara principal se convierte en baja lo suficiente para el proceso de litografía de haz electrónico, activar programa de control de haz de electrón ESL-7500 y posteriormente encender el arma de electrón.</li>
		<li>Encienda el microscopio electrónico de barrido (SEM) y pasar la etapa en la posición donde el sustrato es en la pantalla. Ajustar el brillo, contraste y enfoque.</li>
		<li>A juzgar por la posición relativa de los grandes A y B para ajustar el ángulo de la fase marcas diseñadas originalmente en el sustrato hasta que el error de dirección es despreciable en el aumento de 5000 X. Después de corregir la dirección de la etapa, registrar la posición de la marca.</li>
		<li>Establecer la amplitud del haz de electrones para litografía; 100 pA es para litografía de marcas pequeñas. Hacia la etapa de la posición para el ajuste de la amplitud y seleccionar el modo spot para la cámara, cambiar la amplitud del haz de electrones hasta llegar a 100 pA por metro del amperio. Después de fijar la amplitud del haz de electrones, ajustar el brillo, contraste y enfoque.</li>
		<li>Carga salvado con archivo (3.4.4) en el programa de la cepa. Establecer los parámetros relevantes: 2 s dosis y 300 para el tamaño del campo. Finalmente iniciar el proceso de exposición. Nota: Tiempo de dosis puede ser diferente dependiendo de la resistencia.</li>
		<li>Volver a programa de control de haz de electrón ESL-7500, ponga 5000 X de magnificación y mueva la etapa en la posición registrada del grande una marca. Confirme la posición de los grandes A y B marcas.</li>
		<li>Ajuste 30000 X de ampliación y confirme la posición de la pequeña A y B marca para la litografía de las primeras marcas pequeño diseñado en (3.3.3). Nota: La litografía comienza después de pequeñas marcas y tarda varios segundo.</li>
		<li>Después de terminar la litografía, repita este procedimiento para todas las muestras. Por fin, dejar el proceso de exposición y cerrar el programa de la cepa.</li>
		<li>Siga el mismo proceso de (3.4.2) (3.4.10) con diferentes parámetros para la litografía del gran patrón diseñado en (3.3.3). En (3.4.2), establecer el tamaño del campo como 1200. En (3.4.3), solamente identificar coordenadas de grande A y B marca a excepción de la pequeña A y B marcas. En (3.4.8), establecer la amplitud del haz de electrones como 1000 pA de la litografía del gran patrón. En (3.4.9), seleccione 1200 tamaño de campo. Nota: Después del proceso de (3.4.10), la litografía del patrón grande comienza y toma varias horas.</li>
		<li>Después de terminar la litografía del gran patrón, hacia la etapa de la posición original, apague el haz de electrones y dejar el proceso de exposición y el programa de la cepa. Abrir la cámara principal y quitar el sustrato.</li>
	</ol></li>
	<li>En primer lugar el desarrollo.<ol>
<li>Hacer una solución de metil isobutil cetona (MIBK) y API con el cociente de MIBK: IPA = 1:3. Mojar el sustrato en la solución durante 30 s y lavar por el líquido del IPA y seco por el arma del nitrógeno. Nota: Tiempo de desarrollo puede cambiar dependiendo de las condiciones ambientales como temperatura y humedad.</li>
		<li>Tomar fotos por microscopía óptica para cada patrón impreso con diferentes aumentos de 5 X, 20 X y 100 X.</li>
	</ol></li>
	<li>Diseño del dispositivo en reducida escala patrón.<ol>
<li>Seguir el mismo proceso en (3.3). En (3.3.1), cargar el patrón de enrejado de sustrato, incluyendo las marcas pequeñas diseñadas en (3.3.3) e inserte fotos tomadas después de desarrollar primero. Nota: El tamaño y la ubicación de cada foto depende las marcas pequeñas en (3.3.3), en lugar de marcas en el substrato.</li>
		<li>Diseño de la estructura fina del patrón de dispositivo con fuente, desagüe y otros electrodos en pequeñas plazas en una configuración de bar salón, que está conectado con el patrón impreso grande. Después de diseñar patrones pequeños para todos los dispositivos, registrar las coordenadas de los cuadrados pequeños.</li>
		<li>Eliminar fotos insertadas, pequeñas plazas y patrón de sustrato, dejando sólo los patrones pequeños diseñados. El pequeño patrón de exportación como archivo dxf.</li>
	</ol></li>
	<li>Segunda litografía por haz de electrones.<ol>
<li>Siga el mismo proceso de (3.4.1) (3.4.11) con los mismos parámetros para la litografía del pequeño patrón diseñado en (3.6); establecer 300 para el tamaño del campo y seleccione a 100 pA de la amplitud del haz de electrones. Nota: El proceso de litografía tarda varios minutos para que cada pequeño patrón.</li>
		<li>Después de la litografía de pequeño patrón, hacia la etapa de la posición original, apagar el haz de electrones, dejar el proceso de exposición y cerrar el programa de la cepa. Abrir la cámara principal y quitar el sustrato.</li>
	</ol></li>
	<li>En segundo lugar el desarrollo.<ol>
<li>Seguir el mismo proceso en (3.5) con el mismo tiempo en desarrollo 30 s.</li>
		<li>Tomar fotos por microscopía óptica para cada patrón con diferentes aumentos de 5 X, 20 X y 100 X.</li>
	</ol></li>
</ol>4. deposición de los electrodos
<ol><li>Deposición de electrodos de oro.<ol>
<li>Fijar el sustrato soporte del sustrato, poner el soporte del sustrato en la barra de transferencia e inserte en la cámara principal del evaporador. Empezar a girar el soporte del sustrato.</li>
		<li>Primer depósito Cr de 5 nm de espesor de la capa de adherencia. Cuando la presión dentro de la cámara principal se convierte en menos de 10-4 Pa, encienda la fuente de alto voltaje.</li>
		<li>Aumentar la corriente del cañón de electrones con cuidado con el voltaje de aceleración fija de 4 kV, hasta que la tasa de depósito medida por monitor grueso se convierte en estable sobre 0,5 Å/s (generalmente se evaporan antes Cr de aproximadamente 5 nm).</li>
		<li>Abra el obturador y el depósito Cr hasta llegar a 5 nm de espesor. Cerrar la persiana poco a poco disminuir la corriente del cañón de electrones a cero y apague la fuente de alto voltaje.</li>
		<li>Posteriormente depositar Au de espesor apropiado. Encienda la fuente de corriente y lentamente aumente la corriente hasta 30 a. evapórese Au manteniendo la corriente de 30 A, hasta que la tasa de depósito medida por monitor grueso se convierte en estable alrededor de 1 Å/s (generalmente previamente evaporar Au de unos 10 nm).</li>
		<li>Abra el obturador y empezar a depositar Au. Después de alcanzar el espesor deseado, cierre el obturador, lentamente disminuya la corriente a cero y apague la fuente actual. Nota: Utilizamos 60 nm de escama fina y 90 nm para NT. El grosor apropiado depende de la muestra.</li>
		<li>Puesto que el substrato se calienta durante el proceso de deposición, siendo el sustrato dentro de la cámara durante 1 hora para enfriar su temperatura hasta cerca de temperatura ambiente. Deje de girar el soporte del sustrato y sacar por barra de transferencia.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Deposición de capa de protección de SiO2 .<ol>
<li>Con la ayuda de microscopía óptica, cubrir las almohadillas y los electrodos de la puerta por la cinta. Nota: En principio, sólo las estructuras finas de los electrodos están expuestas a la capa de depósito de SiO2 para la protección de los electrodos contra la reacción química en el electrolito que bloquean.</li>
		<li>Seguir el mismo proceso de (4.1.1) a (4.1.4) para depósito Cr de 5 nm de espesor como capa de adherencia.</li>
		<li>Posteriormente seguir el mismo proceso de (4.1.1) a (4.1.4) para depositar SiO2 de 20 nm de espesor. Nota: La tasa de depósito de SiO2 es 1 Å/s, mientras que la evaporación SiO2 de unos 10 nm.</li>
		<li>Enfriar el sustrato dentro de la cámara de 1 h. parada girando el soporte de sustrato y sacar por la barra de transferencia. Retire la cinta bajo microscopia.</li>
	</ol>
</li>
</ol>5. terminación del dispositivo de
<ol><li>Trazado de sustrato.<ol>
<li>Encienda la máquina y la bomba de vacío con la velocidad de bombeo de 50 L/min y máxima presión de 30 kPa trazado. Fijar el sustrato en el escenario vacío chuck y ajustar el ángulo y la posición del sustrato.</li>
		<li>Escriba el sustrato en trozos pequeños (generalmente de 3 x 3 mm). Nota: El tamaño de cada pieza depende de la ubicación de cada muestra seleccionada y el patrón de diseño.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Despegue del aparato.<ol>
<li>Seleccione un dispositivo y sumergir en acetona (concentración mayor al 99,5%) durante 1 h a temperatura ambiente para eliminar el PMMA redundantes y el oro. Solamente los electrodos fabricados se quedan en el substrato.</li>
		<li>Tras el proceso de despegue, lavar el substrato por API y secar por el arma del nitrógeno.</li>
	</ol>
</li>
	<li>WIRE-bonding.<ol>
<li>Encienda la máquina wire-bonding. Fijar el sustrato en el portador de viruta vía plata pasta. Nota: Para el caso de2 NT WS, utilizamos rotor horizontal que se muestra en la figura 2n.</li>
		<li>Con la ayuda de la máquina de wire-bonding, Conecte cada cojín del electrodo y el electrodo del portador de viruta uno por uno con un alambre de oro.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Electrólito poner gotita.<ol>
<li>Poner una gotita de electrolito (menos de 0.5 μl) en la parte superior de dispositivo por una pinza después de la inmersión en el líquido del electrólito. Nota: La cantidad de electrolito es muy poco; cubre la estructura fina del dispositivo y cojín puerta pero evita cubriendo los cojines del electrodo. Utilizamos el electrolito de KClO4 (concentración mayor al 99%) disuelto en polietilenglicol (PEG; Mw = 600) con un [K]: relación entre [O] 1:20 según la publicación anterior38.</li>
	</ol>
</li>
</ol>6. transporte medidas
<ol><li>Fijar el chip-carrier en el portamuestras y ponerlo dentro de la cámara de sistema de medición de propiedades físicas por la barra de transferencia. La cámara de la bomba por el modo de alto vacío.</li>
	<li>Conecte el sistema de medición incluyendo amplificadores lock-in, nano-voltímetro, medidor de la fuente y amplificador. Una constante corriente alterna (CA) se aplican con la frecuencia de 13 Hz a realizar las mediciones de AC-lock-in.</li>
	<li>Ejecute el programa Keysight VEE (programas de medición).</li>
	<li>En la medida de la respuesta de la puerta, cuando el voltaje de la puerta se aplica a los electrolitos (es decir., entre la fuente y puerta de electrodos), barrer la tensión de puerta con velocidad de 50 mV/s en 300 K, bajo condiciones de alto vacío para reducir la influencia del aire en la control de rendimiento.</li>
	<li>En la medida de dependencia de la temperatura de la resistencia, primero enfriar hasta 200 K con la velocidad de enfriamiento de 1 K/min en condiciones de alto vacío y cambiar a la condición purgado y mantener refrigeración hasta 10 K con la velocidad de enfriamiento de 1 K/min. Cuando la temperatura es inferior a 10 K, enfriar y calentar con la tasa de 0,2 K/min. Nota: En la condición purgado, la conductancia térmica y la temperatura resultante estabilidad es mejor que aquellos en condiciones de alto vacío.</li>
</ol>

Los autores no tienen nada que revelar.

En WS2 NTs y en escamas, con éxito hemos controlado las propiedades eléctricas de electrostática o electro químico portador dopaje.
En electrostática región dopaje, operación de transistor ambipolar ha observado. Tal curva de transferencia ambipolar con una alta proporción de encendido-apagado (> 102) observado en sesgo baja tensión indica al transportista efectivo dopaje en la interfaz de la técnica de bloquea de electrolito para ajustar el nivel de Fermi de estos sistem...

Control del número de operador es la técnica clave para la realización de la transición de fase cuántica de sólidos1. En el transistor de efecto de campo convencionales (FET), se logra por medio de la puerta sólida1,2. En dicho dispositivo, gradiente potencial eléctrico es uniforme a lo largo de los materiales dieléctricos para que ese número de operador inducido en la interfaz se limita, se muestra en la Figura 1a.
Por otra parte, podemos conseguir la mayor densidad del portador en la interfaz o a granel mediante la sustitución de los materiales dieléctricos sólidos con líquidos/geles iónicos o polímero electrolitos3,4,5,6, 7,8,9,10,11 (Figura 1b). En la electrostática dopaje por uso del líquido iónico, estructura de transistor (EDLT) de doble capa eléctrica se forma en la interfase entre líquido iónico y de la muestra, generando campo eléctrico fuerte (> 0.5 V/Å) incluso en baja tensión diagonal. Densidad resultante portador (> 10 cm de14 -2) indujo a la causa de13 interfaz10,12,la novela electrónica propiedades o quantum transición de fase como ferromagnetism inducida por campo eléctrico14, bloqueo de Coulomb15, transporte ambipolar16,17,18,19,20, 21 , 22 , 23 , 24 , 25 , 26 , 27, formación de ensambladura del p-n y resultante electroluminance28,29,30, modulación de grandes poderes termoeléctricos31,32, onda de la densidad de la carga y Transiciones de Mott33,34,35, y36,37 incluyendo superconductividad inducida por campo eléctrico9 la transición metal aislante inducida por campo eléctrico ,10,11,38,39,40,41,42,43,44 ,45,46,47,48,49.
En el electrolito sincronización (figura 1C), los iones no sólo se acumulan en la interfase que forma EDLT, pero pueden ser también intercalados en capas de dos dimensiones materiales por difusión térmica sin dañar muestra bajo aplicando el voltaje de la puerta grande, llevando a la electroquímica dopaje8,9,11,34,38,50,51,52,53 . Así, podemos cambiar drásticamente el número de portador en comparación con el transistor del efecto de campo convencionales usando la puerta sólida. En particular, la superconductividad inducida por campo eléctrico9,11,34,38,50 se realiza por el uso de electrolitos gating en región de grandes portador número donde nosotros no podemos acceder al método bloquea sólido convencional.
En este artículo, presentamos esta técnica única de control número de portador en sólidos y resumen el funcionamiento del transistor y superconductividad inducida por campo eléctrico en semiconductores WS2 muestras como escamas de2 WS WS2 los nanotubos54,55,56,57.

<table><tbody><tr><td>Máquina de sonicación</td><td>SND Co., Ltd.</td><td>US-2</td><td>http://www.senjyou.jp/</td></tr> <tr><td>Máquina de hilatura</td><td>ACTIVE Co., Ltd.</td><td>ACT-300AII</td><td>http://www.acti-ve.co.jp/spincoater/standard/act300a2.html</td></tr><tr><td>Microscopía óptica</td> de http://www.taiyo-kabu.co.jp/products/detail.php?product_id=431 <td></td>de <td></td> TAIYO <td>HP131224 OLYMPUS BX51</td> https://www.olympus-ims.com/ja/microscope/bx51p/</tr><tr><td></td><td></td><td></td><td></td></tr> <tr><td>máquina de litografía por haz de electrones</td><td>ELIONIX INC.</td><td>ELS-7500I</td><td></td></tr><tr><td>https://www.elionix.co.jp/index.html Máquina de trazado</td><td>TOKYO SEIMITSU CO., LTD.</td><td>A-WS-100A</td><td></td></tr><tr><td>http://www.accretech.jp/english/product/semicon/wms/aws100s.html Máquina de unión de alambres</td><td>WEST&middot; BONO&nbsp;</td><td>7476D-79</td><td>https://www.hisol.jp/products/bonder/wire/mgb/b.html</td></tr><tr><td>Sistema de Medición de Propiedades Físicas</td><td>Diseño Cuántico</td><td>PPMS</td><td>http://www.qdusa.com/products/ppms.html</td></tr><tr><td>Amplificador de bloqueo</td><td>Stanford Research Systems</td><td>SRS830 Medidor</td> de fuente de <td>http://www.thinksrs.com/products/SR810830.htm</td></tr><tr><td></td><td>Textronix</td><td>KEITHLEY 2612A</td><td>http://www.tek.com/keithley-source-measure-units/smu-2600b-series-sourcemeter</td></tr><tr><td>KClO4</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>241830</td><td>http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sigald/241830?lang=ja&region=JP</td></tr><tr><td>PEG</td><td>WAKO</td><td>168-09075</td><td>http://www.siyaku.com/uh/Shs.do?dspCode=W01W0116-0907</td></tr><tr><td>IPA</td><td>WAKO</td><td>169-28121</td><td>http://www.siyaku.com/uh/Shs.do?dspWkfcode=169-28121</td></tr><tr><td>MIBK</td><td>WAKO</td><td>131-05645</td><td>http://www.siyaku.com/uh/Shs.do?dspCode=W01W0113-0564</td></tr><tr><td>PMMA</td><td>MicroChem</td><td>PMMA</td><td>http://microchem.com/Prod-PMMA.htm</td></tr><tr><td>Acetona</td><td>WAKO</td><td>012-26821</td><td>http://www.siyaku.com/uh/Shs.do?dspWkfcode=012-26821</td></tr></tbody></table>

campo eléctrico control de estados electrónicos en ws2 nanodispositivos de electrolito que bloquean

Electric-field Control of Electronic States in WS2 Nanodevices by Electrolyte Gating

Se demuestra un método de control número de portador por electrolito gating. Hemos obtenido WS2 escamas finas con plano atómico mediante el método de cinta scotch o individuales WS2 nanotubos por dispersión de la suspensión de WS2 nanotubos. Las muestras seleccionadas han sido fabricadas en los dispositivos por el uso de la litografía por haz de electrones y electrolitos se ponen en los dispositivos. Se han caracterizado las propiedades electrónicas de los dispositivos aplicando el voltaje de la puerta. En la región de tensión de puerta pequeña, los iones en el electrolito se acumulan en la superficie de las muestras que lleva al gran eléctrica potencial gota resultante electrostático portador y dopaje en la interfaz. Curva de transferencia ambipolar se ha observado en esta región de dopaje electrostática. Cuando más se incrementa el voltaje de la puerta, nos encontramos con otro aumento drástico de la corriente de desagüe de la fuente que implica que los iones se intercalan en capas de WS2 y electroquímica portador del dopaje se realiza. En tal región dopaje electroquímica, se ha observado superconductividad. La técnica enfocada proporciona una potente estrategia para lograr la transición de fase cuántica eléctrico-presentado-inducida.

Las operaciones de transistor típico de un individuo WS2 NT y un dispositivos WS2 escama se muestran en la figura 3a y 3b, respectivamente, donde la fuente de drenaje actual (DS) como una función de la tensión de puerta (V G) funciona muy bien en un modo ambipolar, mostrando un notable contraste con la respuesta puerta unipolar FET cerrada sólido convencional en anterior publicaci...

Aquí, presentamos un protocolo para controlar el número de portador en sólidos mediante el electrolito.

Campo eléctrico Control de Estados electrónicos en WS2 nanodispositivos de electrolito que bloquean

A method of carrier number control by electrolyte gating is demonstrated. We have obtained WS2 thin flakes with atomically flat surface via scotch tape ...

El objetivo general de este procedimiento es utilizar la compuerta de electrolito para controlar el número de portadores y lograr transiciones de fase cuánticas inducidas por campos eléctricos en transistores de disulfuro de tungsteno. Esta técnica proporciona una poderosa estrategia para lograr transiciones de fase cuánticas, incluida la superconductividad inducida por campos eléctricos. La principal ventaja de esta técnica es que se puede generar un fuerte campo eléctrico incluso bajo un voltaje de polarización bajo, induciendo una gran densidad de portadores por dopaje electrostático o electroquímico.Para comenzar a preparar la dispersión de nanotubos, combine aproximadamente 0,8 miligramos de nanotubos de disulfuro de tungsteno con ocho mililitros de alcohol isopropílico. Sonicar la mezcla durante 20 minutos para dispersar el polvo de nanotubos en el alcohol isopropílico. Para evitar calentar la suspensión, déjela reposar un minuto después de cada cinco minutos de sonicación.A continuación, encienda un spin-coater y su bomba de vacío adjunta. Coloque un sustrato limpio de silicona/dióxido de silicio en el centro del mandril de la aspiradora y fíjelo en su lugar. Aplique la suspensión de nanotubos de disulfuro de tungsteno de 0,1 miligramos por mililitro al sustrato en gotas hasta que la superficie del sustrato esté completamente cubierta.Centrifugar el sustrato a 4.000 rpm durante 50 segundos. Para comenzar a preparar las escamas de disulfuro de tungsteno, coloque una pequeña muestra a granel de disulfuro de tungsteno en el lado adhesivo de la cinta adhesiva sin silicona. Dobla y despliega con cuidado la cinta para exfoliar mecánicamente una fina capa de disulfuro de tungsteno del bulto.Continúe doblando y desplegando la cinta hasta que la muestra exfoliada cubra la cinta como una capa delgada. A continuación, aplique suavemente la cinta sobre la cara de dióxido de silicio de un sustrato limpio de silicio/dióxido de silicio. Aplique una ligera presión a la cinta para transferir las escamas de disulfuro de tungsteno al sustrato.Separe con cuidado la cinta del sustrato, dejando la superficie del sustrato cubierta con finas escamas de disulfuro de tungsteno. Para comenzar la fabricación del dispositivo, coloque un sustrato de silicio/dióxido de silicio recubierto con nanotubos de disulfuro de tungsteno o escamas delgadas en el centro de un mandril de vacío de recubrimiento giratorio. Aplique gotas de PMMA sobre el sustrato hasta cubrir su superficie.Centrifugar el sustrato a 4.000 rpm durante 50 segundos para recubrir uniformemente el sustrato con PMMA, protegiendo así los nanotubos o escamas de disulfuro de tungsteno de la exposición al aire. Caliente el sustrato recubierto de PMMA a 180 grados centígrados durante un minuto. A continuación, coloque el sustrato en la platina de un microscopio óptico equipado con una cámara.Inspeccione el sustrato con un aumento de 20X e identifique de seis a 10 muestras aisladas de disulfuro de tungsteno de tamaño adecuado. Tome fotografías de cada muestra aislada con aumentos de 5X, 20X y 100X. A continuación, abra el software CAD y cargue el formato de celosía del sustrato.Importe las imágenes de las muestras y determine el tamaño y la ubicación de cada imagen a partir de las marcas en el sustrato. Dibuja un cuadrado de 1.200 micrómetros y un cuadrado de 300 micrómetros alrededor de cada muestra. Diseñe patrones a gran escala, incluyendo compuertas, fuentes, desagües y otras almohadillas en cada cuadrado grande, excluyendo las estructuras finas cerca de las muestras.Agregue marcas en cada cuadrado pequeño para una identificación precisa de las ubicaciones de las muestras. Cuando se hayan diseñado patrones para todas las muestras, elimine todas excepto las muestras y las marcas. Exporte los patrones y marcas como archivos DXF.A continuación, coloque el sustrato en la etapa de muestra de un instrumento de litografía por haz de electrones. Inserte la etapa de muestra en la cámara principal y comience a evacuar la cámara. Convierta el archivo DXF de marcas pequeñas en un archivo de celda.Marque el archivo para litografía por haz de electrones y guarde el archivo en el formato con para el instrumento de litografía por haz de electrones. Una vez que la presión de la cámara principal esté por debajo de cinco veces 10 elevado a los cinco pascales negativos, abra el software del instrumento y encienda el cañón de electrones. Modela el sustrato con las marcas pequeñas.Luego, palmea el sustrato con los diseños más grandes usando el mismo proceso. Cuando se complete la litografía, apague el haz de electrones y salga del software. Ventile la cámara principal y retire el sustrato estampado.Revele el sustrato por inmersión en una mezcla de uno a tres de metil isobutil cetona y alcohol isopropílico durante 30 segundos. Lave el sustrato con alcohol isopropílico y seque el sustrato desarrollado con una pistola de nitrógeno. Tome otro conjunto de fotografías de cada muestra con aumentos de 5X, 20X y 100X.Importe las imágenes en el software CAD. Localice las imágenes mediante pequeños marcadores diseñados. Luego, diseñe la estructura fina del dispositivo.Modele el sustrato con litografía de haz de electrones, revele y seque el sustrato. Para comenzar el proceso de deposición de electrodos, fije el sustrato estampado en un soporte de sustrato de deposición de vapor. Fije el soporte de sustrato a una varilla de transferencia y evacúe la cámara.Luego, inserte el sustrato en la cámara principal del evaporador. Comience a girar el soporte de sustrato. Evacue la cámara principal.Abra el obturador y deposite cinco nanómetros de cromo como capa de adhesión inicial. Luego, aumente la corriente a 30 amperios. Evapore el oro con una tasa de deposición y un espesor adecuados.Cierre el obturador para finalizar la deposición. Reduzca lentamente la corriente a cero y apague la fuente de corriente. A continuación, detenga la rotación del soporte del sustrato.Deje que el sustrato descanse en la cámara durante una hora para que se enfríe a temperatura ambiente antes de retirarlo. A continuación, cubra las almohadillas y los electrodos de puerta con cinta adhesiva, teniendo cuidado de exponer las estructuras finas del dispositivo. Deposite una capa de dióxido de silicio de 20 nanómetros para proteger los electrodos durante la activación del electrolito.Después de la deposición del electrodo, separe los dispositivos cortando el sustrato en trozos pequeños. Sumerja un dispositivo en acetona durante una hora a temperatura ambiente para eliminar los residuos de PMMA y oro. Luego, lave el dispositivo con alcohol isopropílico y séquelo con una pistola de nitrógeno.Fije el dispositivo en un soporte de chips con pasta de plata conductora. Conecte cada almohadilla de electrodo a un electrodo en el portador de chips con alambres de oro de 25 micrómetros de grosor. A continuación, sumerja un par de pinzas en una solución de electrolitos.Aplique con cuidado el electrolito a la estructura fina del dispositivo y a la almohadilla de la puerta sin cubrir las almohadillas de electrodos. A continuación, fije el portador de virutas en el portamuestras del sistema de medición. Utilice la varilla de transferencia para insertar el portamuestras en el sistema.Evacúe la cámara a condiciones de alto vacío. Utilice software de medición para realizar mediciones de transporte. Se observaron curvas de transferencia ambipolares tanto para el nanotubo de disulfuro de tungsteno como para los dispositivos de escamas.El comportamiento ambipolar fue reversible y repetible, lo que sugiere que estas operaciones fueron el resultado del dopaje electrostático. Se examinó la corriente de drenaje de la fuente de un dispositivo de nanotubos de disulfuro de tungsteno en función del voltaje de la puerta y el tiempo de espera. El comportamiento inicial de la saturación indicó dopaje electrostático.Se observó dopaje electroquímico a voltajes de puerta más altos. El aumento dramático en la corriente de drenaje de la fuente cuando el voltaje de la puerta se mantuvo a ocho voltios durante varios minutos indicó la intercalación de iones de potasio en las capas de disulfuro de tungsteno sin dañar la estructura cristalina. Se observó una respuesta de compuerta similar para los dispositivos de escamas de disulfuro de tungsteno.El comportamiento de saturación ocurrió cuando el voltaje de la puerta se incrementó a seis voltios, pero no se observó ningún cambio significativo en la densidad de portadores. Este comportamiento era indicativo de dopaje electrostático. La corriente de drenaje de la fuente y la densidad del portador aumentaron cuando el voltaje de la puerta excedió los seis voltios, lo que indica que se había producido la intercalación.Después del dopaje electroquímico, tanto el nanotubo de disulfuro de tungsteno como los dispositivos de escamas mostraron superconductividad a bajas temperaturas. Después de su desarrollo, esta técnica allanó el camino para que los investigadores en física de la materia condensada y ciencia de los materiales exploraran las transiciones de fase eléctricas, incluida la superconductividad inducida por el campo eléctrico y las transiciones de fase de la estructura en una variedad de materiales. Después de ver este video, debería tener una buena comprensión de cómo usar la compuerta de líquido iónico en sólidos para el dopaje electrostático y electroquímico.

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