방법 논문

전기 필드 컨트롤의 전해질 게이팅 하 여 WS₂ 나노 전자 상태

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DOI:

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2018년 4월 12일

Feng Qin¹ , Toshiya Ideue¹ , Wu Shi² , Yijin Zhang³^,⁴ , Ryuji Suzuki¹ , Masaro Yoshida⁵ , Yu Saito¹ , Yoshihiro Iwasa¹^,⁵

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)

이 논문에서

요약

여기, 우리는 전해질을 사용 하 여 고체에 반송파 수를 제어 하는 프로토콜을 제시.

초록

전해질 게이팅 하 여 캐리어 숫자 컨트롤의 메서드는 보여 줍니다. 우리 WS₂ 나노튜브의 분산 하 여 WS₂ 스카치 테이프 방법 또는 개별 WS₂ 나노튜브를 통해 가져오고 평평한 표면 가진 얇은 조각 얻이 있다. 선택 된 샘플 전자 빔 리소 그래피의 사용에 의해 장치에 날조되는 그리고 전해질은 장치에. 우리는 게이트 전압에서 소자의 전자 속성 특징 있다. 작은 게이트 전압 영역에서 전해질에서 이온은 큰 전기 잠재적인 드롭 및 결과 정전기 캐리어 인터페이스에서도 핑에 이르게 샘플의 표면에 누적 됩니다. Ambipolar 전송 곡선이 정전기도 핑 지역에서 관찰 되었다. 게이트 전압은 더욱 증가 하 고, 우리는 소스-드레인 전류 이온 WS₂ 의 레이어로 삽입 된는 전기 캐리어도 핑 실현을 의미의 다른 급격 한 증가 만났다. 이러한 전기 화학적도 핑 지역에서 초전도 관찰 되었습니다. 초점된 기술은 전기 출원 유도 양자 상전이 달성 하기 위한 강력한 전략을 제공 합니다.

서론

캐리어 수의 제어 솔리드¹에서 양자 상전이 실현 하기 위한 핵심 기술입니다. 기존의 필드 효과 트랜지스터 (FET), 그것은 단단한 게이트¹^,²의 사용에 의해 이루어집니다. 이러한 장치에 전기 잠재적인 기온 변화도 이므로 유 전체 재료에 걸쳐 균일 한 인터페이스에서 그 유발된 사업자 수는 제한, 1a를 그림에 표시 된.

다른 한편으로, 우리는 이온 젤/액체 또는 폴리머 전해질³^,^,⁴⁵^,⁶^{, 단단한 유 전체 재료를 대체 하 여 인터페이스 또는 대량에서 더 높은 캐리어 밀도 달성할 수 있습니다.} ⁷^,^,⁸⁹^,^....

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프로토콜

1. WS ₂ 나노튜브 (국세청) 기판에의 분산

20 분 쥡니다에 의해 WS₂ NT 분말 (0.1 mg/mL)에 대 한 적절 한 희석 비율 이소프로필 알콜 (IPA, 농도 99.8% 이상)로 분산.
참고: 오랜 쥡니다 WS₂ 국세청을 균일 하 게 IPA 액체와 별도 올바른된 개별 WS₂ 국세청 비정 질 WS₂ 에서 일시 중단 또는 다른 쓰레기 뿐만 아니라 WS₂ 국세청에 축적 쓰레기를 제거 하는 데 도움이 표면입니다. 그림 2b WS₂ 국세청의 마지막 정지를 보여 줍니다. 정지 쥡니다 과정에서 위로 열 될 수 있습니다, 이후 그것은 매 5 분에서 쥡니다 멈추고 1 분 후 쥡니다 계속 좋습니다.
스핀-코팅 기판에 WS₂ 국세청 분산 절차.
1. Spin coater 기계 및 진공 펌프를 시작 합니다. Si/SiO₂ 를 넣어 (3000 Å) 척과 수정 80 L/min의 속도 펌프와 진공에 의해 그것의 센터와 20 kPa의 궁극적인 압력에서 기판 (1 ㎝ × 1 ㎝).
  참고: 진공 펌프에 연결 하는 척의 센터에 있는....

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결과

일반적인 트랜지스터 작업 개별 WS₂ NT와 WS₂ 조각 장치 그림 3a 와 3b, 각각, 표시 됩니다 어디 소스 (나_DS) 전류 (V 게이트 전압의 함수로 드레인 _G) 멋지게 이전 게시⁵⁸에 기존의 고체 게이트 FET에 의해 단극 게이트 응답에 놀라운 대조를 보여주는, ambipolar 모드로 동작 한다. Ambipolar 동작은 가역 하 고 반복 가능한 고려 하 고, 이러한 트랜지스터 작업은 정전기도 핑으로 인해입니다. 정전기도 핑에 이온은 큰 전기 잠재적인 드롭 및 결과 캐리어 인터페이스 (그림 1b)에서 핑에 이르게는 샘플의 표면에 누적 됩니다.

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토론

WS₂ 국세청과 조각, 우리는 성공적으로 전기 속성에 의해 제어 정전기 또는 전기 화학 캐리어도 핑.

정전기도 핑 지역에서 ambipolar 트랜지스터 동작 관찰 되었습니다. 온/오프 비율 높은 이러한 ambipolar 전송 곡선 (> 10²)에서 관찰 된 낮은 바이어스 전압 튜닝이 시스템의 페르미 준위 전해질 제어 기술의 인터페이스에서도 핑 효과적인 캐리어를 나타냅니다.

이 방법으로 많은 양의 작은 게이트 바이어스에 사업자 번호를 튜닝에 대 한 유리한 비교 기존의 고체 제어 방법으로, 비록이 기술의 몇 가지 제한이 있습니다. 첫째, 액체 게이트를 통해 이동 통신사 번호 제어 실현, 때문에 그것은 전해질/이온 액체¹²^,^,²⁸²⁹

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공개 사항

저자는 공개 없다.

감사의 글

우리 인정 다음 금융 지원; 에 대 한 특정 특별히 JSP에서 연구 (No. 25000003)를 추진, 위한 선진적인 연구 활동 시작 (No.15H06133) 및 도전 연구 (탐구) (. JP17K18748) 일본의 문 부 과학성에서.

....

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재료

이 논문에 사용된 재료 목록
이름	회사	카탈로그 번호	댓글
공급자:Sonication machine	SND Co., Ltd.	US-2	http://www.senjyou.jp/
스핀 코팅기	ACTIVE Co.,Ltd.	ACT-300AII	http://www.acti-ve.co.jp/spincoater/standard/act300a2.html
핫 플레이트	TAIYO	HP131224
http://www.taiyo-kabu.co.jp/products/detail.php?product_id=431 광학 현미경 OLYMPUS		BX51	https://www.olympus-ims.com/ja/microscope/bx51p/
전자빔 리소그래피 기계	ELIONIX INC.	ELS-7500I
https://www.elionix.co.jp/index.html 스크라이빙 머신	TOKYO SEIMITSU CO., LTD.	A-WS-100A	http://www.accretech.jp/english/product/semicon/wms/aws100s.html
와이어 본딩 기계	WEST· 본드	7476D-79
https://www.hisol.jp/products/bonder/wire/mgb/b.html 물리적 특성 측정 시스템	Quantum Design	PPMS	http://www.qdusa.com/products/ppms.html
락인앰플리파이어	Stanford Research Systems	SRS830	http://www.thinksrs.com/products/SR810830.htm
소스 미터	Textronix	KEITHLEY 2612A	http://www.tek.com/keithley-source-measure-units/smu-2600b-series-sourcemeter
KClO₄	Sigma-Aldrich	241830	http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sigald/241830?lang=ja®ion=JP
PEG	WAKO	168-09075	http://www.siyaku.com/uh/Shs.do?dspCode=W01W0116-0907
IPA	WAKO	169-28121
http://www.siyaku.com/uh/Shs.do?dspWkfcode=169-28121 MIBK	WAKO	131-05645	http://www.siyaku.com/uh/Shs.do?dspCode=W01W0113-0564
PMMA	MicroChem	PMMA	http://microchem.com/Prod-PMMA.htm
아세톤	WAKO	012-26821	http://www.siyaku.com/uh/Shs.do?dspWkfcode=012-26821

참고문헌

Ahn, C. H., et al. Electrostatic modification of novel materials. Rev. Mod. Phys. 78, 1185-1212 (2006).
Ahn, C. H., Triscone, J. M., Mannhart, J. Electric field effect in correlated oxide systems. Nature. 424, 1015-1018 (2003).
Panzer, M. J., Frisbie, C. D.

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재인쇄 및 허가

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