用电解质浇注法对 WS2纳米器件电子态的电场控制

Engineering

Your institution must subscribe to JoVE's Engineering section to access this content.

Fill out the form below to receive a free trial or learn more about access:

 

Summary

在这里, 我们提出了一个协议, 以控制在固体中的载波数使用电解质。

Cite this Article

Copy Citation | Download Citations

Qin, F., Ideue, T., Shi, W., Zhang, Y., Suzuki, R., Yoshida, M., Saito, Y., Iwasa, Y. Electric-field Control of Electronic States in WS2 Nanodevices by Electrolyte Gating. J. Vis. Exp. (134), e56862, doi:10.3791/56862 (2018).

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the english version. For other languages click here.

Abstract

证明了采用电解液浇注的载波数控制方法。通过使用透明胶带法或单个 WS2纳米管, 分散了 ws2纳米管的悬浮, 得到了 ws2薄片的原子平坦表面。所选样品通过电子束光刻和电解液放在设备上制成器件。我们在应用栅极电压的情况下, 对器件的电子特性进行了表征。在小栅极电压区, 电解液中的离子在样品表面积聚, 导致大电位下降, 并在界面上产生静电载流子掺杂。双极性转移曲线在这个静电掺杂区被观察到。当栅极电压进一步增加时 , 我们又遇到了源漏电流的急剧增加 , 这意味着离子入 WS2层 , 实现了电化学载体掺杂。在这种电化学掺杂区, 超导已被观察到。聚焦技术为实现电磁场诱导的量子相变提供了强有力的策略。

Introduction

载波数控制是实现固体中量子相变的关键技术1。在传统的场效应晶体管 (FET), 它是通过使用实心闸门1,2实现的。在这种装置中, 电势梯度在介质材料中是均匀的, 因此接口上的诱导载波数是有限的, 如图 1a所示。

另一方面, 通过用离子凝胶/液体或聚合物电解质代替固体介质材料, 我们可以在界面或体积上达到较高的载流子密度3,4,5,6, 7,8,9,10,11 (图 1b)。在离子液体的静电掺杂中, 电双层晶体管 (EDLT) 结构形成于离子液体与样品之间的界面上, 即使在低偏压下也产生强电场 (> 0.5 V/Å)。由此导致的高载波密度 (> 1014 cm-2) 在接口10,12,13引起新的电子属性或量子相变, 如电场 诱导的铁磁性14, 库仑封锁15, 双极性传输 16, 17, 18, 19, 20,21,22,23,24,25,26,27, 形成 p-n 结和结果 electroluminance28,29,30, 热电功率31,32, 电荷密度波和莫特转换33,34,35, 电场感应绝缘子-金属过渡36,37包括电场诱发超导性9 ,10,11,38,39, 40,41,42,43,44 ,45,46,47,48,49

在电解液浇口 (图 1c) 中, 离子不仅在界面上积聚形成 EDLT, 而且在应用大栅极电压的情况下, 也可以通过热扩散将二维材料插入层中, 而不损坏试样,导致电化学掺杂8,9,11,34,38,50,51,52,53.因此, 我们可以大大改变载波数与传统的场效应晶体管使用实心门。特别是电场诱发的超导性9,11,34,38,50是在大型载波区域使用电解质浇口实现的。我们无法通过传统的固体浇口方法进入的数字。

本文介绍了这种在固体中的载波数控制的独特技术, 概述了半导体 WS2示例中的晶体管操作和电场感应超导性, 如 WS2片和 ws2纳米管54,55,56,57

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. 在基板上分散 WS 2纳米管 (蚂蚁)

  1. 将 WS2 NT 粉末分散为异丙醇 (IPA, 浓度超过 99.8%), 适当稀释率 (约0.1 毫克/毫升) 的超声波为20分钟。
    注意: 长时间的超声波有助于使 ws2在 IPA 液体中一致挂起, 并从非晶 WS2或其他的垃圾桶中分离出格式良好的单个 ws2 , 以及删除 ws2上的内存累积表面。图 2b显示 WS2的最终暂停。由于悬浮液在超声波过程中可能会升温, 所以最好在每5分钟停止超声波, 并在1分钟后继续超声波。
  2. 在基板上分散 WS2的自旋涂层过程。
    1. 启动自旋涂布机和真空泵。在卡盘的中心放置一个 Si/2 (3000 Å) 基板 (1 厘米 x 1 厘米), 然后用真空固定它, 其泵浦速度为80升/分, 极限压力为20帕。
      注: 有一个孔位于卡盘的中心, 连接到真空泵, 因此基板是固定的真空压力 (泵浦速度是80升/分和终极压力是20帕)。真空压力可以根据泵的不同而有所不同。
    2. 用自旋涂布机控制面板设置程序的相关参数。
      注: 在自旋涂层过程中有三个步骤: (1) 在前3秒内缓慢加速 500 rpm, (2) 快速加速到 4000 rpm 并继续五十年代, (3) 放慢速度, 停止旋转最后3秒。这些参数可以根据使用自旋涂布机的不同而有所不同。
    3. 将吸管2 NT 的悬浮液滴 (约0.01 毫升) 放入基板上, 直到该基板完全被悬浮物覆盖 (如果没有, 放入更多的水滴)。然后在 (1.2.2) 中启动相关参数的自旋涂层。

2. 用透明胶带法在基体上制备薄鳞片

  1. 将 WS2的小批量样本 (通过化学蒸气传输方法) 放在透明胶带上。折叠的透明胶带和展开它慢慢地机械地剥落薄层从散装。重复这个过程好几次, 直到脱落的样品足够薄。
    注意:图 2g2h分别显示了 WS2的小批量示例和在多个折叠过程之后的最终磁带的初始磁带。
  2. 将透明胶片贴在承印物的顶部, 轻轻地按下胶带, 然后小心地从承印物的顶部取出胶带。
    注: 卸下胶带后, 衬底上留下许多薄片。

3. 电子束光刻器件制造。

  1. 自旋涂覆工艺覆盖电子束光刻的抗蚀性能。
    1. 遵循与 (1.2.1) 和 (1.2.2) 中描述的相同的自旋涂层过程。
    2. 将一滴 (约0.04 毫升) 有机玻璃甲基丙烯酸甲酯 (pmma) 由吸管放到基体上, 直到基体完全覆盖 pmma。然后开始自旋涂敷程序, 以均匀地覆盖在 WS2示例上的 PMMA, 以防止其在空气中暴露。
      注: PMMA 是电子束光刻的抵抗之一。
    3. 自旋涂层后, 将基体放在热板上180摄氏度, 加热1分钟。
      注意: 这些参数可以根据抵抗类型的不同而有所不同。
  2. 光学显微镜选择样品。
    1. 开始光学显微镜和照相机。把基板放在舞台上。
    2. 移动舞台和扫描承印物的整个区域以适当的放大倍数 (20X) 同时, 选择合适尺寸的独立样品。
      注: 总的来说, 6 到10个独立的样品通常可以为每一个1厘米 x 1 厘米的基底选择。
    3. 使用不同的放大倍数5X、20X 和100X 来拍摄每个选定样本的照片。这些照片用于识别每个样本的位置。
  3. 设计了大规模的设备模式。
    1. 激活 AutoCAD 软件, 并加载衬底晶格的格式。插入在 (3.2) 拍摄的照片, 并确定每张照片的大小和位置取决于基板上的标记。
    2. 插入一个大正方形与长度的1200年µm 和一个小正方形以300µm 的长度应该围拢每个样品。
    3. 设计大规模的模式, 包括门, 源, 排水, 和其他垫在大广场, 除了精细的结构附近的样品。设计小标志贴近样品, 准确识别样品在后期设计过程中的位置, 为小规模设备模式。
    4. 对每个样本重复 (3.3.2) 到 (3.3.3)。
    5. 分别记录大、小正方形中心的坐标。
    6. 删除插入的照片, 大和小方块, 和基板格子格式, 只留下设计的大图案和小标记。分别导出大模式和小标记作为 dxf 文件。
  4. 第一电子束光刻。
    1. 将基板放在舞台上, 并将其固定, 并将舞台插入电子束光刻机的主腔内。
    2. 激活非洲经委会程序 (用于生成电子束过程中的文件的程序)。将字段大小设置为 300, 以便对小标记进行光刻。使用 dxf 转换器工具将 dxf 文件传输到单元格文件。
    3. 加载在 (3.4.2) 中生成的单元格文件, 输入文件名, 识别原点, 并用 (3.3.5) 中所述的小方块坐标识别点数。最后, 确定大 a 和 b 标记的坐标以及每个点的小 a 和 b 标记。
      注意: 在小尺寸图案设计过程中, 用大 a 和 b 标记校正舞台方向, 而小 a 和 b 标记用于识别设计图案与印刷图案之间的不匹配。
    4. 将文件另存为 "文件", 然后等待主会议厅内的压力低于 5x10-5宾夕法尼亚州。
      注: 由于电子束是高能 (50 伏的加速电压), 所以需要高质量的真空。
    5. 当主腔压力足够低时电子束光刻过程, 激活电子束控制程序 ESL-7500, 随后打开电子枪。
    6. 打开扫描电子显微镜 (SEM), 并将舞台移动到衬底在屏幕上的位置。调整亮度、对比度和焦点。
    7. 调整舞台的角度, 从最初在基板上设计的大 A 和 B 标记的相对位置判断, 直到方向误差在放大5000X 时可以忽略不计。修正了舞台的方向后, 注册了大 A 标记的位置。
    8. 设置光刻用电子束的振幅;100 pA 为小标记光刻。将舞台移动到振幅调谐位置, 选择相机的光斑模式, 改变电子束的振幅, 直到用安培计达到 100 pA。设置电子束振幅后, 调整亮度、对比度和焦点。
    9. 在非洲经委会程序中 (3.4.4) 中加载保存的诈骗文件。设置相关参数: 2 秒的剂量时间和300的字段大小。最后开始曝光过程。
      注: 剂量时间可以根据抵抗的不同而有所不同。
    10. 回到电子束控制程序 ESL-7500, 设置5000X 的放大倍数并将舞台移动到大 A 标记的注册位置。确认大 A 和 B 标记的位置。
    11. 设置30000X 的放大倍数, 并确认小 A 和 B 标记的位置, 用于在 (3.3.3) 中设计的第一个小标记的光刻。
      注: 光刻在符合小标记后开始, 需要几秒钟。
    12. 完成光刻后, 对所有样品重复此过程。最后, 退出曝光过程并关闭非洲经委会计划。
    13. 遵循相同的过程从 (3.4.2) 到 (3.4.10) 与不同的参数为光刻的大图案设计在 (3.3.3)。在 (3.4.2) 中, 将字段大小设置为1200。在 (3.4.3) 中, 只识别大 a 和 b 标记的坐标 (小 a 和 b 标记除外)。在 (3.4.8) 中, 将电子束的振幅设置为 1000 pA, 用于大图案的光刻。在 (3.4.9) 中, 选择字段大小的1200。
      注: 在 (3.4.10) 过程中, 大图案的光刻开始, 需要几个小时。
    14. 完成大图案的光刻后, 将舞台移至原位置, 关闭电子束, 退出曝光过程和非洲经委会程序。打开主腔, 取出基体。
  5. 第一次开发。
    1. 用 MIBK 的比值, 对甲基异丁基酮 (MIBK) 和 ipa 进行了溶液: 1: 3。在三十年代的溶液中蘸上基体, 然后用氮气枪把它洗净。
      注: 根据环境条件, 如温度和湿度, 开发时间可能会发生变化。
    2. 采用光学显微术对每种打印图案采用不同的放大倍数5X、20X 和100X 的照片。
  6. 设计小规模设备模式。
    1. 在 (3.3) 中遵循相同的过程。在 (3.3.1) 中, 加载衬底格子的图案, 包括设计的小标记 (3.3.3), 并插入第一次开发后拍摄的照片。
      注意: 每张照片的大小和位置取决于在 (3.3.3) 中设计的小标记, 而不是衬底上的标记。
    2. 在霍尔条形图配置中, 用源、排水管和其他电极在小方块中设计出设备图案的精细结构, 连接到打印的大图案。在设计了所有设备的小图案后, 记录小方块的坐标。
    3. 删除插入的照片、小方块和衬底图案, 只留下设计的小图案。将小模式导出为 dxf 文件。
  7. 第二电子束光刻。
    1. 遵循相同的过程从 (3.4.1) 到 (3.4.11) 与相同的参数为光刻的小图案设计在 (3.6);设置300为场大小和选择 100 pA 为电子束的振幅。
      注: 每个小图案的光刻过程需要几分钟时间。
    2. 在小图案光刻后, 将舞台移至原位置, 关闭电子束, 退出曝光过程, 关闭非洲经委会程序。打开主腔, 取出基体。
  8. 第二个发展。
    1. 遵循相同的过程在 (3.5) 与三十年代相同的发展时间。
    2. 用光学显微镜为每种模式拍摄照片, 其放大倍数为5X、20X 和100X。

4. 电极的沉积

  1. 金电极的沉积。
    1. 将基板固定在基板上, 将基板置于转移杆上, 并将其插入蒸发器的主腔内。开始旋转衬底架。
    2. 第一矿床铬的厚度为 5 nm 的粘接层。当主腔内的压力小于 10-4 Pa 时, 打开高压源。
    3. 用 4 kV 固定加速电压, 仔细增加电子枪电流, 直到厚度监测器测量的沉积速率稳定约0.5 Å (通常为约 5 nm 的预蒸发 Cr)。
    4. 打开快门和沉积 Cr, 直到它达到5毫微米的厚度。关闭快门, 将电子枪的电流慢慢减小到零, 并关闭高压源。
    5. 随后沉积金的适当厚度。打开当前源并缓慢地将电流增加到 30 a. 通过保持电流 30 a 蒸发 Au, 直到厚度监测器测量的沉积速率稳定约1Å (通常为约 10 nm 的预蒸发金)。
    6. 打开快门, 开始沉积 Au。达到预定的厚度后, 关闭快门, 慢慢将电流降至零, 并关闭当前源。
      注: 我们使用 60 nm 薄片和90纳米的 NT。适当的厚度取决于样品。
    7. 由于基体在沉积过程中被加热, 保持基体在房间里为1小时, 为了冷却它的温度到接近的室温。停止旋转衬底架, 并通过转移杆取出。
  2. 沉积2保护层。
    1. 借助光学显微镜, 用胶带覆盖垫片和栅极电极。
      注: 原则上, 只有电极的精细结构暴露于沉积的2层, 以保护电极免受电解质浇注过程中的化学反应。
    2. 遵循相同的过程从 (4.1.1) 到 (4.1.4) 沉积铬的 5 nm 厚度作为黏附层。
    3. 随后遵循从 (4.1.1) 到 (4.1.4) 的相同过程, 将2的 20 nm 的厚度存入。
      注:2的沉积速率约为1Å, 而预蒸发的约 10 nm 的2
    4. 将基体内的基底冷却1小时, 停止旋转衬底架, 并将其从转移杆取出。在显微镜下取出胶带。

5. 设备的完成

  1. 衬底划线。
    1. 打开划线机和真空泵, 泵浦速度为50升/分, 最终压力为30帕。用真空吸盘固定在舞台上的基板, 并调整基体的角度和位置。
    2. 将基板抄写成小块 (通常约3毫米 x 3 毫米)。
      注: 每个工件的尺寸取决于每个选定样品的位置和设计的图案。
  2. 设备升降。
    1. 选择一个设备并将其浸入丙酮 (浓度超过 99.5%), 以1小时室温去除多余的 PMMA 和金。只有捏造的电极留在基体上。
    2. 在升降过程中, 用氮气枪清洗基体, 并将其烘干。
  3. 电线粘合。
    1. 打开电线粘合机。通过银浆固定在晶片载体上的基体。
      注意: 对于 WS2 NT 情况, 我们使用图 2n中显示的水平旋转。
    2. 在钢丝键合机的帮助下, 将每一个电极垫和芯片托架的电极一个接一个地连接成一条金线。
  4. 电解液滴投入。
    1. 在电解液中浸泡镊子后, 将一滴电解液 (少于0.5 µL) 放在设备顶部。
      注: 电解质的用量很少;它涵盖了设备和门垫的精细结构, 但避免覆盖电极垫。我们使用的电解质的 KClO4 (浓度超过 99%) 溶解在聚乙二醇 (PEG;Mw = 600), 其与 [K]: [O] 的比率为 1:20, 根据以前的出版物38

6. 运输测量

  1. 将芯片托架固定在样品架上, 并将其放在物理性能测试系统中的转移杆内。用高真空模式泵送燃烧室。
  2. 连接测量系统, 包括锁紧放大器、纳米电压表、源仪表和功放。应用恒定交流电流 (AC), 频率为13赫兹, 以执行交流锁定测量。
  3. 运行 Keysight v 程序 (测量程序)。
  4. 在闸门响应测量中, 当栅极电压应用于电解质 (i. e) 时, 在电源和栅极电极之间进行扫描, 在 300 K 处以 50 mV/秒的速度扫门电压, 在高真空条件下降低空气对浇注性能。
  5. 在温度依赖性的测量中, 先冷却到 200 k, 冷却速率为 1 k/分, 在高真空条件下, 再改变为他清洗的条件, 并保持冷却到 10 k, 冷却速率为 1 K/分钟。当温度低于 10 k 时, 冷却并预热, 速率为0.2 克/分。
    注: 在净化条件下, 导热系数和温度稳定性均优于高真空条件。

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

单个 ws2 NT 和 ws2片设备的典型晶体管操作分别显示在图 3a3b中, 其中源漏电流 (IDS) 作为栅极电压的函数 (V G) 在双极性模式下运行良好, 在以前的出版物58中, 与传统的实心门控场效应的单极栅响应显示出显著的对比.考虑到双极性行为是可逆的和可重复的, 这些晶体管操作可能是由于静电掺杂。在静电掺杂中, 离子在样品表面积聚, 导致大电位下降, 并在界面上产生载流子掺杂 (图 1b)。

插层电化学掺杂 (图 1c) 是在大栅极电压区实现的, 在样品的大部分中电子浓度大大提高, 而不是通过静电掺杂在试样表面。典型的插值过程显示在图 3c中。当栅极电压首先增加到8伏特, 且恒定速率为 50 mV 时, IDS显示一个饱和行为, 指示静电掺杂, 类似于图 3b中所示的 2D WS2情况。当栅极电压保持在8伏的几分钟内时, 就会发现IDS的另一大幅增加超过两个数量级, 如图 3c所示。这种源漏电流的增加可能归因于 K+离子在不破坏晶体结构的情况下插入到 WS2层中的插值。与表面的静电掺杂相比, 这一过程导致大体积的载流子浓度更高。

图 3d所示, 在 WS2片中也实现了类似的插层过程。当栅极电压首先增加到 6 V 时, IDS显示类似的饱和度行为。另一方面, 霍尔效应估计的载流子密度没有明显的变化, 显示相似的饱和度行为。当栅极电压大于 6 V 时, IDS会再次增加, 因为插层的出现是由于载波密度的明显增加而得到了校对。

电化学掺杂后, WS2粒子和薄片电阻的温度依赖性分别显示在图 3e3f中。在这两种情况下, 电阻都表明金属的行为和超导性出现在低温区域。

Figure 1
图 1: 电解质浇注的说明.(a) 用实心栅极进行常规场效应晶体管的原理图。(b) 电解质浇注的静电掺杂示意图。通过将固体介质中的介电常数置于电解质中, 静电掺杂效果更有效, 因为液体的介电常数比固体大得多。在样品表面积累了大量的载流子。(c) 电解质-浇口诱导夹层的电化学掺杂原理图。正离子入样品中 , 导致大量的载体。请单击此处查看此图的较大版本.

Figure 2
图 2: WS2 纳米管和薄片的器件制造.(a) 和 (b) WS2 NT, 这是第一个粉末配置, 分散到 IPA 液体中。(c) 在 ws2 nt 分散到基板上并覆盖 PMMA 后, 由光学显微镜选择的单个 WS2 nt 的照片。(d) 通过 AutoCAD 为 WS2 NT 设计模式的示意图。(e) 电子束光刻过程和开发过程后单个 WS2 NT 的设备模式的照片。(f) 在电极沉积后, 单个 WS2 NT 的设备的照片。(g) 和 (h) 在磁带上的 ws2散装样本的照片, 以及在折叠和展开磁带几次后剥离 ws2样本的照片。(i) 通过光学显微镜选择的 WS2片的照片, 并将其转移到基体上, 并由 PMMA 覆盖。(j) AutoCAD2片的设计模式的示意图。(k) 电子束光刻工艺后的 WS2片的设备模式的照片和开发过程。(l) 电极沉积后的 WS2片装置的照片。(m) 在划线过程和升降过程后的隔离装置的照片。给出了电解液浇注装置的典型装置模式。除了用于运输测量的电极外, 还在样品附近放置了侧浇口。(n) 导线粘合过程后, 该装置在水平转子上的照片。(o) 电线粘合过程后设备的照片。(p) 在顶部覆盖样品和侧浇口电极的离子液体的液滴浇注装置的照片。(q) 典型测量系统 (PC 和物理性能测量系统) 的照片。请单击此处查看此图的较大版本.

Figure 3
图 3: 晶体管操作、电化学插层和电场诱导的超导性 WS2 纳米管和鳞片器件.(a) WS 2 NT 的双极性传输曲线在 300 k 源-漏电压 v DS 0.2 mv, 门电压 V G 的扫速为 50 mv/秒. (b) WS 2片的双极性传输曲线在 300 K. VDS为 0.1 V, 且扫频速度为 20 mV. (c) 源漏电流IDS作为VG的函数, 以及 WS2 NT 中的电化学插值期间的等待时间。当增加vg时, 观察到Ids的饱和行为, 并且在等待夫妇期间在固定vg中观察到IDS的第二次显著增加。分钟。(d) IDS在 300 k (左) 和载波密度估计的霍尔效应在 200 K (右) 作为VG在 WS2片中的功能。在片状中也观察到IDS的饱和度和第二次增加。载波密度显示大的VG区域中的大增量, 指示插值过程。(e) 插层处理后, WS2 NT 的电阻温度依赖性。超导转换的观测值为 5.8 K. (f) 在插层过程后, WS2片的电阻温度依赖性。超导转换的观测值为 8 K。所有的数字都是从秦, F.等等中复制和修改的。和石, W.38,50请单击此处查看此图的较大版本.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

在 WS2粒子和薄片中, 我们通过静电或电化学载体掺杂成功地控制了电性能。

在静电掺杂区, 双极性晶体管的操作被观察到。在低偏压下观察到高开/关比 (> 102) 的这种双极性传输曲线, 表明在电解质浇注技术的接口上有效的载流子掺杂, 用于调整这些系统的费米水平。

与传统的固体浇注方法相比, 该方法对小栅极偏置中大容量载波数的调整具有一定的优越性, 但这一技术还存在一些局限性。首先, 由于载波数控制是通过液态门实现的, 它无法在电解液/离子液体的冷冻温度下调整载波数12,28,29,30。另一方面, 传统的实心闸门在低温下是有效的, 尽管它在高温下不像电解液/离子液体门那样有效 (室温附近)。第二, 已知许多材料在特定条件下显示与电解质/离子液体的化学反应59,60,61,62,63。这种化学反应容易破坏器件, 并限制了实验或应用对材料的成功率。

然而, 人们最近认识到, 化学反应可能有助于未来的应用, 如细化膜的化学蚀刻59,60和电化学插层为重电子掺杂9 ,11,34,38,50, 51,52,53和相变61,62 ,63。同样的技术也适用于固体离子导体51,52,53 , 甚至感光 EDLT 已经开发64

在电化学掺杂区, 我们观察了电场诱导的超导性。在未来, 应进一步追求 WS2的超导转换温度与薄片之间的不同, 这可能是由于粒子的维数较低。

该研究结果表明, 离子液体门控载波数控制为纳米材料中量子相变的搜索提供了一种强有力的方法。

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

作者没有什么可透露的。

Acknowledgements

我们承认以下财政支持;资助为特别促进的研究 (25000003) 从 jsp, 资助为研究活动启动 (不 15H06133) 和挑战性的研究 (探索) (不。JP17K18748) 来自日本下个。

Materials

Name Company Catalog Number Comments
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&region=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

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  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).

Comments

0 Comments


    Post a Question / Comment / Request

    You must be signed in to post a comment. Please or create an account.

    Usage Statistics