Her presenterer vi en protokoll for å kontrollere hvor transportør i faste stoffer ved hjelp av elektrolytt.
En metode for carrier nummer kontroll av elektrolytt gating er demonstrert. Vi har fått WS2 tynn flak med atomically flate via plasteret metoden eller personlige WS2 nanorør av spre suspensjon av WS2 nanorør. Valgte prøvene har fabrikkert i enheter ved bruk av elektron strålen litografi og elektrolytt er lagt på enhetene. Vi har preget elektronisk egenskapene til enhetene under bruke gate spenning. I regionen liten gate spenning akkumuleres ioner i elektrolytten på overflaten av prøvene som fører til stor elektrisk potensielle drop og resulterende elektrostatisk transportør doping i grensesnittet. Ambipolar overføring kurven er observert i denne elektrostatisk doping regionen. Når gate spenning videre økes, møtte vi en drastisk økning av kilde-avløpet dagens som innebærer at ioner er under Sommer i lag WS2 og elektrokjemiske carrier doping er realisert. I slike elektrokjemiske doping regionen, har superleder blitt observert. Fokusert teknikken gir en kraftig strategi for å oppnå elektrisk-arkivert-indusert quantum fase overgangen.
Kontroll av forvalgskoden er den viktig teknikken for å realisere quantum fase overgangen i tørrstoff1. I konvensjonell feltet effekt transistor (FET) oppnås det ved bruk av solid gate1,2. I slike en enhet er elektrisk potensielle gradering uniform gjennom dielektriske materialer slik at indusert carrier nummer på grensesnittet er begrenset, vist i figur 1a.
På den annen side, kan vi oppnå høyere carrier tetthet grensesnittet eller bulk ved å erstatte solid dielektriske materialer med ionic gels/væsker eller polymer elektrolytter3,4,5,6, 7,8,9,10,11 (figur 1b). I elektrostatisk doping ved bruk av ionisk væsken, elektrisk dobbeltlag transistor (EDLT) strukturen er dannet på grensesnittet mellom ioniske væske og utvalg, genererer sterke elektromagnetiske felt (> 0,5 V/Å) selv ved lave bias spenning. Resulterende høy carrier tetthet (> 1014 cm-2) indusert på grensesnittet10,12,13 årsaken romanen elektroniske egenskaper eller quantum fase overgangen som elektrisk-feltet-indusert ferromagnetism14, Coulomb blokaden15, ambipolar transport16,17,18,19,20, 21 , 22 , 23 , 24 , 25 , 26 , 27, dannelsen av p-n junction og resulterende electroluminance28,29,30, store modulering av termoelektrisk krefter31,32, lade tetthet wave og Mott overganger33,34,35, og elektrisk-feltet-indusert isolator metall overgang36,37 inkludert elektrisk-feltet-indusert superleder9 ,10,11,38,39,40,41,42,43,44 ,,45,,46,,47,,48,,49.
I den elektrolytt gating (figur 1 c), ioner bare er akkumuleres ikke i grensesnittet til EDLT-skjemaet, men kan være også under Sommer i lag av todimensjonal materialer via termisk diffusjon uten skadelige prøve under bruke stor gate spenning, fører til den elektrokjemiske doping8,9,11,34,38,50,51,52,53 . Dermed kan vi drastisk endre hvor transportøren sammenlignet med konvensjonelle feltet effekt transistor med solid porten. Spesielt er den elektrisk-felt-indusert superleder9,11,34,38,50 realisert ved bruk av elektrolytt gating i regionen av store nummeret der vi ikke tilgang av konvensjonelle solid gating metoden.
I denne artikkelen vi introdusere denne unike teknikk carrier nummer kontroll i faste stoffer og oversikt transistor operasjonen og elektrisk-feltet-indusert superleder i semiconducting WS2 eksempler som WS2 flak og WS2 nanorør54,55,56,57.
Både WS2 NTs og flak, har vi vellykket kontrollert elektrisk egenskapene av elektrostatisk eller electro kjemiske bærer doping.
I elektrostatisk doping regionen, har ambipolar transistor operasjonen blitt observert. Slike ambipolar overføring kurve med et høyt/på forholdet (> 102) observert i lav bias spenning angir effektiv transportøren doping på grensesnittet av elektrolytt gating teknikk for tuning Fermi-nivå av disse systemene.
Sel…
The authors have nothing to disclose.
Vi anerkjenner følgende økonomisk støtte; Grant-in-Aid for spesielt forfremmet forskning (nr. 25000003) fra JSP, Grant-in-Aid for forskning aktivitet oppstart (No.15H06133) og utfordrende forskning (utforskende) (nr. JP17K18748) fra MEXT i 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 |