Här presenterar vi ett protokoll för att styra antalet bärare i fasta ämnen med hjälp av elektrolyten.
En metod för carrier nummer kontroll av elektrolyt gating demonstreras. Vi har fått WS2 tunna flingor med atomically plan yta via scotch tejp metoden eller enskilda WS2 nanorör av dispergering upphävandet av WS2 nanorör. Valda provexemplaren har tillverkats i enheter genom användning av den electron beam litografin och elektrolyt sätts på enheter. Vi har präglat de elektroniska egenskaperna hos enheter under tillämpa gate spänningen. I regionen små gate spänning ackumuleras joner i elektrolyten på ytan av proverna vilket leder till stora elektriska potentiella droppe och resulterande elektrostatiska transportören dopning på gränssnittet. Ambipolar överföring kurva har observerats i denna elektrostatiska dopning region. När grinden spänningen ökas ytterligare, träffade vi en annan drastisk ökning av källa-drain ström vilket innebär att joner är interkalenderat i skikten av WS2 och elektrokemiska carrier dopning realiseras. I sådan elektrokemiska dopning region, har supraledning observerats. Fokuserad tekniken ger en kraftfull strategi för att uppnå den elektriska-arkiverat-inducerad quantum fasövergång.
Kontroll av antalet bärare är den viktigaste tekniken för inser quantum fas övergången i fasta ämnen1. I konventionella field-effecttransistor (FET) uppnås det genom användning av solid gate1,2. I en sådan enhet är elektrisk potentiell lutning enhetlig inom hela de dielektriska material så att inducerade operatör gränssnittet är begränsad, visas i figur 1a.
Däremot, kan vi uppnå den högre carrier tätheten på gränssnitt eller bulk genom att ersätta de fasta dielektriska material med Joniska geler/vätskor eller polymera elektrolyter3,4,5,6, 7,8,9,10,11 (figur 1b). I den elektrostatiska dopning av användning av jonisk vätska, elektrisk dubbla lager transistor (EDLT) struktur bildas i gränssnittet mellan jonisk vätska och prov, genererar starkt elektriskt fält (> 0,5 V/Å) även vid låg bias spänning. Resulterande hög carrier densitet (> 1014 cm-2) inducerad på gränssnittet10,12,13 orsaken de nya elektroniska egenskaper eller quantum fasövergång som Electric-fält-inducerad ferromagnetism14, Coulomb blockad15, ambipolar transport16,17,18,19,20, 21 , 22 , 23 , 24 , 25 , 26 , 27, bildandet av PN- och resulterande electroluminance28,29,30, stora modulering av termoelektriska befogenheter31,32, debitera densitet våg och Mott övergångar33,34,35, och elektriska-fält-inducerad isolator-metall övergång36,37 inklusive elektriska-fält-inducerad supraledning9 ,10,11,38,39,40,41,42,43,44 ,45,46,47,48,49.
I en elektrolyt gating (figur 1 c), joner ackumuleras inte endast på gränssnittet för att bilda EDLT, men kan vara också interkalenderat i skikten av tvådimensionella material via termisk diffusion utan skadliga provet under tillämpa stor grind spänningen, leder till den elektrokemiska dopning8,9,11,34,38,50,51,52,53 . Således kan vi drastiskt ändra transportören jämfört med den konventionella field-effecttransistor använder fast grinden. Särskilt realiseras den elektriska-fält-inducerad supraledning9,11,34,38,50 genom användning av elektrolyt gating i regionen stor bärare numret där vi inte kan komma åt med konventionella solida Usenets metod.
I denna artikel, vi införa denna unika teknik för carrier kontrollen i fasta ämnen och översikt transistor drift och elektriska-fält-inducerad supraledning i halvledande WS2 prover såsom WS2 flingor och WS2 nanorör54,55,56,57.
I både WS2 NTs och flingor, har vi framgångsrikt kontrolleras de elektriska egenskaperna av elektrostatiska eller elektronisk kemiska bärare dopning.
I elektrostatiska dopning region, har ambipolar transistor drift observerats. Sådana ambipolar överföring kurva med en hög tvåläges baserat (> 102) observerade i låg bias spänning visar effektiv transportören dopning på gränssnittet för elektrolyt Usenets teknik för tuning Fermi nivån på dessa system.
<…The authors have nothing to disclose.
Vi erkänner följande finansiella stöd; Bidrag för främjas speciellt forskning (nr 25000003) från JSPS, bidrag för forskning aktivitet start (No.15H06133) och utmanande forskning (förberedande) (nr. JP17K18748) från MEXT av Japan.
Sonication machine | SND Co., Ltd. | US-2 | http://www.senjyou.jp/ |
Spin-coater machine | ACTIVE Co.,Ltd. | ACT-300AII | http://www.acti-ve.co.jp/spincoater/standard/act300a2.html |
Hot-plate | TAIYO | HP131224 | http://www.taiyo-kabu.co.jp/products/detail.php?product_id=431 |
Optical Microscopy | OLYMPUS | BX51 | https://www.olympus-ims.com/ja/microscope/bx51p/ |
Electron Beam Lithography machine | ELIONIX INC. | ELS-7500I | https://www.elionix.co.jp/index.html |
Scribing machine | TOKYO SEIMITSU CO., LTD. | A-WS-100A | http://www.accretech.jp/english/product/semicon/wms/aws100s.html |
Wire-bonding machine | WEST·BOND | 7476D-79 | https://www.hisol.jp/products/bonder/wire/mgb/b.html |
Physical Properties Measurement System | Quantum Design | PPMS | http://www.qdusa.com/products/ppms.html |
Lock-in amplifier | Stanford Research Systems | SRS830 | http://www.thinksrs.com/products/SR810830.htm |
Source meter | 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 |
Acetone | WAKO | 012-26821 | http://www.siyaku.com/uh/Shs.do?dspWkfcode=012-26821 |