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。
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。
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。
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?…
The authors have nothing to disclose.
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。
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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 |
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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 |