Reconhecemos o que apoio financeiro a seguir; Subsídio para promovido especialmente pesquisa (n º 25000003) de JSPS, subsídio para investigação atividade start-up (No.15H06133) e pesquisa desafiador (exploratória) (não. JP17K18748) do MEXT do Japão.

1. dispersão de WS 2 nanotubos (NTs) no substrato
<ol><li>Disperse o pó de2 NT WS em álcool isopropílico (IPA, mais de 99,8% de concentração), com adequada relação diluída (cerca de 0,1 mg/mL) por sonication por 20 min. Nota: A longa data sonication ajuda a tornar o WS2 NTs uniformemente suspensas no líquido do IPA e separado bem-formado individuais WS2 NTs de amorfo WS2 ou outras sucatas, bem como para remover o lixo acumulando na WS2 NTs superfície. Figura 2b mostra a suspensão final da WS2 NTs. Desde que a suspensão pode ser aquecida durante o processo de sonication, é melhor parar sonication a cada 5 min e continuar sonication após 1 min.</li>
	<li>Procedimento de revestimento de rotação para dispersar WS2 NTs no substrato.<ol>
<li>Inicie a máquina girar-revestidor e bomba de vácuo. Coloque um Si/SiO2 (3000 Å) substrato (1 x 1 cm) no centro do chuck e correção-por vácuo com bombeamento de velocidade de 80 L/min e pressão final de 20 kPa. Nota: Há um orifício localizado no centro do mandril conectar a bomba de vácuo, assim, o substrato é fixado por pressão do vácuo (velocidade de bombeamento é 80 L/min e pressão final é 20 kPa). O pressão do vácuo pode ser diferente dependendo da bomba.</li>
		<li>Definir parâmetros relevantes do procedimento pelo painel de controle da máquina girar-aplicador. Nota: Existem três etapas durante o procedimento de revestimento de rotação: velocidade (1) lentamente até 500 rpm dentro os primeiros 3 s, (2) rapidamente velocidade até 4000 rpm e continuar para 50 s, (3) abrandar e parar de girar para os últimos 3 s. Esses parâmetros podem ser diferentes dependendo do uso do giro-aplicador.</li>
		<li>Colocar uma gota (cerca de 0,01 mL) da suspensão de WS2 NT feito em (1.1) por uma pipeta sobre o substrato, até que o substrato é totalmente coberto pela suspensão (se não, coloque mais gotas). Em seguida iniciar rotação-revestimento com parâmetros relevantes em (1.2.2).</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. preparação do floco fino no substrato através do método da fita adesiva
<ol><li>Colocar uma amostra de volume pequeno de WS2 (crescido através do método de transporte de vapor químico) na fita adesiva. Dobre a fita adesiva e desdobrá-lo lentamente para mecanicamente esfoliar a camada fina a granel. Repita este procedimento por várias vezes, até as amostras esfoliadas são finas o suficiente. Nota: Figura 2 g e h 2 mostram a fita inicial com amostra do WS2 em massa e a fita final após vários procedimentos de dobramento, respectivamente.</li>
	<li>Cole a fita adesiva no topo do substrato de cabeça para baixo, pressione levemente a fita e remova cuidadosamente a fita da parte superior do substrato. Nota: Depois de remover a fita, existem muitos flocos finos deixada sobre o substrato.</li>
</ol>3. fabricação de dispositivo por litografia de feixe de elétrons.
<ol><li>Processo de centrifugação-revestimento para cobrir a resistir para litografia de feixe de elétrons.<ol>
<li>Siga o mesmo procedimento de revestimento de rotação descrito em (1.2.1) e (1.2.2).</li>
		<li>Colocar uma gota (cerca de 0,04 mL) do methacrylate de polymethyl (PMMA) por uma pipeta para o substrato até o substrato é totalmente coberto de PMMA. Então inicie o processo de rotação-revestimento para cobrir uniformemente o PMMA na amostra de2 WS para impedi-lo de ser exposto no ar. Nota: PMMA é um do resiste para litografia de feixe de elétrons.</li>
		<li>Após o spin-revestimento, colocar o substrato na placa quente a 180 ° C e aqueça-a durante 1 min. Nota: Esses parâmetros podem ser diferentes dependendo do tipos de resistir.</li>
	</ol></li>
	<li>Selecção das amostras por microscopia óptica.<ol>
<li>Começa a microscopia ótica e câmera. Coloque o substrato no palco.</li>
		<li>Mover o palco e digitalizar toda a região do substrato com adequada ampliação (20 X) e entretanto, seleccionar amostras isoladas com tamanho adequado. Nota: No total, 6 a 10 amostras isoladas podem ser geralmente selecionadas para cada substrato de 1 cm x 1 cm.</li>
		<li>Tire fotos de cada amostra seleccionada com diferente ampliação de 5x e 20 X 100 X. Essas fotos são usadas para identificar a localização de cada amostra.</li>
	</ol></li>
	<li>Projeto do padrão de dispositivo em grande escala.<ol>
<li>Ativar o software AutoCAD e carregar o formato da estrutura do substrato. Inserir fotos tiradas em (3.2) e identificar o tamanho e a localização de cada foto consoante as marcas sobre o substrato.</li>
		<li>Inserir uma grande praça com comprimento de 1200 µm e uma pequena praça com comprimento de 300 µm que deve cercar cada amostra.</li>
		<li>Padrões de projeto em grande escala incluindo portão, fonte, dreno e outros blocos na praça grande exceto belas estruturas perto da amostra. Projeto pequenas marcas perto da amostra para identificar precisamente a localização das amostras no processo posterior de design para o padrão de dispositivo em pequena escala.</li>
		<li>REPEAT (3.3.2) para (3.3.3) para cada amostra.</li>
		<li>Grave as coordenadas do centro de cada quadrado grande e pequeno, respectivamente.</li>
		<li>Exclua fotos inseridas, grandes e pequenas praças e formato de treliça de substrato, deixando apenas a padrões projetados de grandes e pequenas marcas. Exporte os padrões de grandes e pequenas marcas como arquivos dxf, respectivamente.</li>
	</ol></li>
	<li>Primeira litografia de feixe de elétrons.<ol>
<li>Coloque o substrato no palco e corrigi-lo e inserir o palco para a câmara principal da máquina de litografia de feixe de elétrons.</li>
		<li>Ative o programa TCE (um programa para gerar um arquivo usado no processo de feixe de elétrons). Definir o tamanho do campo como 300 para a litografia de pequenas marcas. Use a ferramenta de conversor de dxf para transferir o arquivo dxf arquivo de célula.</li>
		<li>Carregar o arquivo de célula gerado em (3.4.2), digite o nome do arquivo, identificar a origem e identificar pontos com coordenadas de pequenos quadrados observadas em (3.3.5). Finalmente, identificar as coordenadas de um grande e marcas B e a pequena e a B marcas para cada ponto. Nota: A grande e B marcas são usadas para corrigir a direção do palco, enquanto A pequena e B marcas são usadas para identificar a incompatibilidade entre o projetado e padrão impresso, durante o processo de projeto de pequena escala padrão.</li>
		<li>Salve o arquivo como arquivo de con e esperar até que a pressão no interior da câmara principal é inferior a 5 x 10-5 PA. Nota: Porque o feixe de elétrons é de alta energia (50 kV de tensão de aceleração), a alta qualidade do vácuo é necessário.</li>
		<li>Quando a pressão da câmara principal torna-se baixo o suficiente para o processo de litografia de feixe de elétrons, ativar o programa de controle de feixe de elétron ESL-7500 e subsequentemente ligar o canhão de elétrons.</li>
		<li>Ligue o microscópio eletrônico de varredura (SEM) e mova o palco para a posição onde o substrato é na tela. Ajuste o brilho, contraste e foco.</li>
		<li>Ajustar o ângulo da fase por julgar da posição relativa da grande e B marcas originalmente projetadas sobre o substrato, até que o erro de direção é negligenciável na ampliação de 5000 X. Depois de corrigir a direção do palco, a posição do grande de registrar uma marca.</li>
		<li>Definir a amplitude do feixe de elétrons para litografia; pA 100 é para litografia de pequenas marcas. Mover o palco para a posição de ajuste de amplitude e selecione o modo de ponto para a câmera, alterar a amplitude do feixe de elétrons, até que ele atinja 100 pA pelo amperímetro. Depois de definir a amplitude do feixe de elétron, ajuste o brilho, contraste e foco.</li>
		<li>Arquivo de con carga salvou em (3.4.4) no programa TCE. Definir parâmetros relevantes: 2 s para tempo de dose e 300 para o tamanho do campo. Finalmente, inicie o processo de exposição. Nota: O tempo de Dose pode ser diferente dependendo da resist.</li>
		<li>Volta para o programa de controle do feixe elétrons ESL-7500, coloque 5000 X de ampliação e mova o palco para a posição registrada do grande uma marca. Confirmar a posição da e B grandes marcas.</li>
		<li>Conjunto de 30000 X de ampliação e confirmar a posição do pequena-A e B as marcas para a litografia de marcas pequenas primeiras projetado em (3.3.3). Nota: A litografia começa depois conformando pequenas marcas e leva segundo vários.</li>
		<li>Depois de terminar a litografia, repita este procedimento para todas as amostras. Por último, pare o processo de exposição e fechar o programa TCE.</li>
		<li>Siga o mesmo processo de (3.4.2) para (3.4.10) com parâmetros diferentes para a litografia do grande padrão projetado em (3.3.3). Na (3.4.2), defina o tamanho do campo como 1200. Em (3.4.3), apenas identificar as coordenadas de A grande e B marca excepto A pequena e B marcas. Em (3.4.8), defina a amplitude do feixe de elétrons como 1000 pA para a litografia do grande padrão. Em (3.4.9), selecione 1200 de tamanho de campo. Nota: Após o processo de (3.4.10), a litografia do grande padrão inicia e leva várias horas.</li>
		<li>Depois de terminar a litografia do padrão grande, mover o palco para a posição original, desligar o feixe de elétrons e parar o processo de exposição e o programa TCE. Abrir a câmara principal e tirar o substrato.</li>
	</ol></li>
	<li>Primeiro desenvolvimento.<ol>
<li>Fazer uma solução de metil isobutil cetona (MIBK) e IPA com a relação de MIBK: IPA = 1:3. Mergulhe o substrato na solução por 30 s e lavá-lo pelo líquido IPA e secá-lo pela arma de nitrogênio. Nota: Desenvolver o tempo pode mudar dependendo das condições ambientais como temperatura e umidade.</li>
		<li>Tire fotos por microscopia óptica para cada padrão impresso com diferente ampliação de 5x e 20 X 100 X.</li>
	</ol></li>
	<li>Projeto do teste padrão do dispositivo de pequena escala.<ol>
<li>Siga o mesmo processo (3.3). Em (3.3.1), carregar o padrão da estrutura de substrato, incluindo as marcas pequenas projetadas em (3.3.3) e inserir fotos tiradas após o primeiro desenvolvimento. Nota: O tamanho e a localização de cada foto depende as pequenas marcas projetadas em (3.3.3), em vez de marcas sobre o substrato.</li>
		<li>Projete a estrutura fina do padrão de dispositivo com fonte, dreno e outros eletrodos em pequenos quadrados em uma configuração de barra de Hall, que está ligado ao grande padrão impresso. Depois de projetar testes padrões pequenos, para todos os dispositivos, grave as coordenadas dos pequenos quadrados.</li>
		<li>Exclua fotos inseridas, pequenas praças e padrão de substrato, deixando apenas os padrões pequenos projetados. Exporte o pequeno padrão como arquivo dxf.</li>
	</ol></li>
	<li>Segunda litografia de feixe de elétrons.<ol>
<li>Siga o mesmo processo de (3.4.1) para (3.4.11) com os mesmos parâmetros para a litografia do pequeno padrão projetado em (3.6); conjunto de 300 para o tamanho do campo e selecione 100 pA para a amplitude do feixe de elétrons. Nota: O processo de litografia leva vários minutos para cada padrão pequeno.</li>
		<li>Após a litografia de padrão pequeno, mover o palco para a posição original, desligar o feixe de elétrons, parar o processo de exposição e fechar o programa TCE. Abrir a câmara principal e tirar o substrato.</li>
	</ol></li>
	<li>Em segundo lugar, desenvolver.<ol>
<li>Siga o mesmo processo em (3.5), com desenvolvimento simultâneo com 30 s.</li>
		<li>Tire fotos por microscopia óptica para cada padrão com diferente ampliação de 5x e 20 X 100 X.</li>
	</ol></li>
</ol>4. deposição de eletrodos
<ol><li>Deposição de eletrodos de ouro.<ol>
<li>Corrigir o substrato no suporte de substrato, ponha o titular de substrato na haste de transferência e inseri-lo na câmara principal do evaporador. Começa a rodar o titular do substrato.</li>
		<li>Depósito de Cr de 5 nm de espessura como a camada de aderência. Quando a pressão no interior da câmara principal torna-se menos de 10-4 Pa, ligue a fonte de alta tensão.</li>
		<li>Aumentar a corrente de injetor de elétron cuidadosamente com a tensão de aceleração fixa de 4 kV, até que a taxa de depósito medida pelo monitor de espessura torna-se estável em cerca de 0,5 Å/s (geralmente pre-evaporar Cr de cerca de 5 nm).</li>
		<li>Abrir o obturador e depositar Cr até atingir 5 nm de espessura. Fechar o obturador, lentamente diminuir a corrente de canhão de elétrons para zero e desligue a fonte de alta tensão.</li>
		<li>Posteriormente deposite Au de espessura apropriada. Ligue a fonte de corrente e aumentar lentamente a corrente até 30 a. evaporação Au, mantendo a corrente de 30 A, até que a taxa de depósito medida pelo monitor de espessura torna-se estável Å cerca de 1/s (geralmente pre-evaporar Au de cerca de 10 nm).</li>
		<li>Abra o obturador e comece a depositar Au. Depois de atingir a espessura pretendida, fechar o obturador, lentamente diminuir a corrente a zero e desligue a fonte atual. Nota: Nós usamos 60 nm para floco fino e 90 nm para o NT. A espessura adequada depende da amostra.</li>
		<li>Desde que o substrato é aquecido durante o processo de deposição, permanecem o substrato dentro da câmara por 1h para arrefecer a temperatura para perto da temperatura ambiente. Pare de girar o titular do substrato e tirá-lo por haste de transferência.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Deposição de SiO2 camada de proteção.<ol>
<li>Com a ajuda de microscopia óptica, cobre as almofadas e os eletrodos de portão de fita. Nota: Em princípio, apenas as belas estruturas de eletrodos são expostas a camada de depósito SiO2 para a proteção de eletrodos contra a reação química durante a retenção de eletrólitos.</li>
		<li>Siga o mesmo processo de (4.1.1) para (4.1.4) para depositar Cr de 5 nm de espessura como camada de aderência.</li>
		<li>Posteriormente, siga o mesmo processo do (4.1.1) para (4.1.4) para depositar SiO2 de 20 nm de espessura. Nota: A taxa de depósito de SiO2 é cerca de 1 Å/s, enquanto pré-evaporação SiO2 de cerca de 10 nm.</li>
		<li>Arrefecer o substrato dentro da câmara para h. 1 paragem rotação titular do substrato e tirá-lo pela barra de transferência. Remova a fita sob microscopia.</li>
	</ol>
</li>
</ol>5. conclusão do dispositivo
<ol><li>Substrato RISC.<ol>
<li>Ligue a máquina RISC e bomba de vácuo com a velocidade de bombeamento de 50 L/min e pressão final de 30 kPa. Corrigir o substrato no palco por vácuo chuck e ajustar o ângulo e posição do substrato.</li>
		<li>Escriba a carcaça em pedaços pequenos (geralmente aproximadamente 3 x 3 mm). Nota: O tamanho de cada peça é dependendo da localização de cada amostra seleccionada e o padrão projetado.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Decolagem do dispositivo.<ol>
<li>Selecione um dispositivo e mergulhá-lo em acetona (mais de 99,5% de concentração) por 1h à temperatura ambiente para remover o PMMA redundantes e ouro. Somente os eletrodos fabricados são deixados no substrato.</li>
		<li>Após o processo de decolagem, lave o substrato pelo IPA e secá-lo pela arma de nitrogênio.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Fio de ligação.<ol>
<li>Liga a ligação do fio-máquina. Corrigi o substrato sobre a microplaqueta-transportadora através da tira colar. Nota: Para o caso de2 NT WS, usamos rotador horizontal mostrada na Figura 2n.</li>
		<li>Com a ajuda da ligação do fio-máquina, conecte cada pad eletrodo e o eletrodo da transportadora microplaqueta um por um com um fio de ouro.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Eletrólito da gota de colocar.<ol>
<li>Colocar uma gota do eletrólito (menos de 0.5 µ l) no topo do dispositivo por uma pinça depois da imersão no líquido eletrólito. Nota: A quantidade de eletrólito é muito pequeno; cobre a estrutura fina do dispositivo e almofada portão mas evita cobrindo as almofadas do elétrodo. Nós usamos o eletrólito de KClO4 (mais de 99% de concentração) dissolvido em polietileno glicol (PEG; W M= 600) com [K]: índice [O] de 01:20 de acordo com a publicação anterior38.</li>
	</ol>
</li>
</ol>6. transporte de medições
<ol><li>Corrigir a microplaqueta-transportadora no porta-amostras e colocá-lo dentro da câmara de sistema de medição de propriedades físicas, a haste de transferência. Bomba na câmara pelo modo de alto vácuo.</li>
	<li>Conecte o sistema de medição, incluindo bloquear em amplificadores, nano-voltímetro, medidor de fonte e amplificador. Aplica uma constante corrente alternada (AC) com a frequência de 13 Hz para realizar as medições AC-lock-in.</li>
	<li>Execute o programa Keysight VEE (programas de medição).</li>
	<li>Na medida da resposta do portão, quando a tensão da porta é aplicada para o eletrólito (i. e., entre a fonte e portão eletrodos), varrer a tensão de porta com velocidade de 50 mV/s a 300 K, sob a condição de alto vácuo para reduzir a influência do ar na retenção de desempenho.</li>
	<li>Na medição da dependência da temperatura da resistência, primeiro arrefecer até 200K, com a taxa de resfriamento de 1 K/min em condições de alto vácuo, altere para a condição de-purgada e manter resfriamento até 10k com a taxa de resfriamento de 1 K/min. Quando a temperatura for inferior a 10 K, arrefecer e aquecer com a taxa de 0,2 K/min. Nota: A condição de-expurgados, condutância térmica e temperatura resultante estabilidade é melhor do que aqueles em condição de alto vácuo.</li>
</ol>

Os autores não têm nada para divulgar.

Em WS2 NTs e flocos, nós ter controlado com sucesso as propriedades elétricas por eletrostáticas ou eletro químico portador de doping.
Na região de dopagem eletrostática, operação do transistor ambipolar tem sido observada. Essa curva de transferência ambipolar com uma alta de ligar/desligar ratio (> 102) observados em viés de baixa tensão indica a transportadora eficaz de doping na interface da técnica associada do eletrólito para o ajuste do nível de Fermi...

Controle o número de porta-aviões é a técnica de chave para realizar a transição de fase quântica em sólidos1. O transistor de efeito de campo convencionais (FET), isso é conseguido pela utilização do portal sólido1,2. Em tal dispositivo, gradiente de potencial elétrico é uniforme em toda os materiais dielétricos por esse número de transportadora induzida na interface é limitado, mostrado na Figura 1a.
Por outro lado, conseguimos a maior densidade de porta-aviões para a interface ou a granel, substituindo os materiais dielétricos sólidos com géis/líquidos iônicos ou polímero eletrólitos3,4,5,6, 7,8,9,10,11 (Figura 1b). No doping pelo uso do líquido iônico electrostático, estrutura de camada dupla elétrica transistor (Edit) é formada na interface entre o líquido iônico e amostra, gerando forte campo elétrico (> 0.5 V/Å) mesmo em baixa tensão de polarização. Densidade resultante transportadora alta (> 1014 cm-2) induzida na causa13 interface10,12,o romance eletrônico Propriedades ou quântica transição de fase tais como campo elétrico induzido ferromagnetismo14, bloqueio de Coulomb15, transporte ambipolar16,17,18,19,20, 21 , 22 , 23 , 24 , 25 , 26 , 27, formação de junção p-n e electroluminance resultante28,29,30, grande modulação dos poderes termelétrica31,32, onda de densidade de carga e Mott transições33,34,35, e36,37 , incluindo a supercondutividade elétrica campo-induzida9 a transição metal-isolante elétrico campo-induzida ,10,11,38,39,40,41,42,43,44 ,,45,46,47,,48,49.
O gating eletrólito (Figura 1C), íons não são acumulados somente na interface para formar Edit, mas podem também ser intercaladas em camadas de materiais bidimensionais via difusão térmica sem amostra prejudicial sob aplicando a tensão do grande portão, levando para a eletroquímica antidoping8,9,11,34,38,50,51,52,53 . Assim, nós podemos mudar drasticamente o número de porta-aviões em comparação com o transistor de efeito de campo convencionais usando a porta sólida. Em particular, o campo elétrico induzido supercondutividade9,11,34,38,50 é realizado pelo uso de eletrólito gating na região da grande transportadora número onde não temos acesso pelo método convencional sólido associado.
Neste artigo, apresentamos esta técnica única de controle número do portador em sólidos e visão geral sobre o funcionamento do transistor e supercondutividade elétrica campo-induzida em semicondutores WS2 amostras como WS2 flocos e WS2 nanotubos54,55,56,57.

<table><tbody><tr><td>Sonication machine</td><td>SND Co., Ltd.</td><td>US-2</td><td>http://www.senjyou.jp/</td></tr><tr><td>Spin-coater machine</td><td>ACTIVE Co.,Ltd.</td><td>ACT-300AII</td><td>http://www.acti-ve.co.jp/spincoater/standard/act300a2.html</td></tr><tr><td>Hot-plate</td><td>TAIYO</td><td>HP131224</td><td>http://www.taiyo-kabu.co.jp/products/detail.php?product_id=431</td></tr><tr><td>Optical Microscopy</td><td>OLYMPUS</td><td>BX51</td><td>https://www.olympus-ims.com/ja/microscope/bx51p/</td></tr><tr><td>Electron Beam Lithography machine</td><td>ELIONIX INC.</td><td>ELS-7500I</td><td>https://www.elionix.co.jp/index.html</td></tr><tr><td>Scribing machine</td><td>TOKYO SEIMITSU CO., LTD.</td><td>A-WS-100A</td><td>http://www.accretech.jp/english/product/semicon/wms/aws100s.html</td></tr><tr><td>Wire-bonding machine</td><td>WEST&amp;middot;BOND&amp;nbsp;</td><td>7476D-79</td><td>https://www.hisol.jp/products/bonder/wire/mgb/b.html</td></tr><tr><td>Physical Properties Measurement System</td><td>Quantum Design</td><td>PPMS</td><td>http://www.qdusa.com/products/ppms.html</td></tr><tr><td>Lock-in amplifier</td><td>Stanford Research Systems</td><td>SRS830</td><td>http://www.thinksrs.com/products/SR810830.htm</td></tr><tr><td>Source meter</td><td>Textronix</td><td>KEITHLEY 2612A</td><td>http://www.tek.com/keithley-source-measure-units/smu-2600b-series-sourcemeter</td></tr><tr><td>KClO&lt;sub&gt;4&lt;/sub&gt;</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>241830</td><td>http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sigald/241830?lang=ja&amp;amp;region=JP</td></tr><tr><td>PEG</td><td>WAKO</td><td>168-09075</td><td>http://www.siyaku.com/uh/Shs.do?dspCode=W01W0116-0907</td></tr><tr><td>IPA</td><td>WAKO</td><td>169-28121</td><td>http://www.siyaku.com/uh/Shs.do?dspWkfcode=169-28121</td></tr><tr><td>MIBK</td><td>WAKO</td><td>131-05645</td><td>http://www.siyaku.com/uh/Shs.do?dspCode=W01W0113-0564</td></tr><tr><td>PMMA</td><td>MicroChem</td><td>PMMA</td><td>http://microchem.com/Prod-PMMA.htm</td></tr><tr><td>Acetone</td><td>WAKO</td><td>012-26821</td><td>http://www.siyaku.com/uh/Shs.do?dspWkfcode=012-26821</td></tr></tbody></table>

electric-field control of electronic states in ws2 nanodevices by electrolyte gating

Um método de controle de número de porta-aviões por retenção de eletrólitos é demonstrado. Nós obtivemos WS2 flocos finos com superfície plana atomicamente através do método da fita adesiva ou individuais WS2 nanotubos por dispersar a suspensão do WS2 nanotubos. As amostras selecionadas tem sido fabricadas em dispositivos pelo uso da litografia de feixe de elétrons e o eletrólito é colocado nos dispositivos. Nós têm caracterizado as propriedades eletrônicas dos dispositivos sob aplicando a tensão do portão. Na região de tensão pequeno portão, íons no eletrólito são acumulados na superfície das amostras que leva à grande elétrico potencial gota e resultante eletrostática transportadora de doping na interface. Observou-se a curva de transferência ambipolar nesta região de dopagem eletrostática. Quando a tensão da porta é ainda maior, nos conhecemos mais um aumento drástico da corrente de fonte-dreno que implica que os íons são intercaladas em camadas de WS2 e eletroquímica portador de doping é realizado. Em tal região de dopagem eletroquímica, observou-se supercondutividade. A técnica focalizada fornece uma poderosa estratégia para alcançar a fase de transição quântica elétrico arquivado-induzida.

As operações de transistor típico de um indivíduo WS2 NT e um dispositivos de floco WS2 são mostradas na Figura 3a e 3b, respectivamente, onde a fonte drenar corrente (euDS) como uma função da tensão da porta (V G) gentilmente opera em um modo ambipolar, mostrando um notável contraste com a resposta de portão unipolar pelo FET gated sólido convencional em anterior publi...

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Electric-field Control of Electronic States in WS2 Nanodevices by Electrolyte Gating

Aqui, apresentamos um protocolo para controlar o número de porta-aviões em sólidos usando o eletrólito.

Campo elétrico controle de Estados eletrônicos em WS2 nanodispositivos por retenção de eletrólitos

A method of carrier number control by electrolyte gating is demonstrated. We have obtained WS2 thin flakes with atomically flat surface via scotch tape ...

electric-field-control-electronic-states-ws2-nanodevices-electrolyte

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Unit 1

Electric-field Control of Electronic States in WS2 Nanodevices by Electrolyte Gating

Electric Charges and Fields

SCIENTISTS IN ACTION

11.3K visualizações.  The University of Tokyo. Aqui, apresentamos um protocolo para controlar o número de porta-aviões em sólidos usando o eletrólito.

Vídeo: Electric-field Control of Electronic States in WS2 Nanodevices by Electrolyte Gating

Nanofabrication of Gate-defined GaAs/AlGaAs Lateral Quantum Dots

A quantum computer is a computer composed of quantum bits (qubits) that takes advantage of quantum effects, such as superposition of states and entanglement, to solve certain problems exponentially faster than with the best known algorithms on a classical computer. Gate-defined lateral quantum dots on GaAs/AlGaAs are one of many avenues explored for the implementation of a qubit. When properly fabricated, such a device is able to trap a small number of electrons in a certain region of space. The spin states of these electrons can then be used to implement the logical 0 and 1 of the quantum bit. Given the nanometer scale of these quantum dots, cleanroom facilities offering specialized equipment- such as scanning electron microscopes and e-beam evaporators- are required for their fabrication. Great care must be taken throughout the fabrication process to maintain cleanliness of the sample surface and to avoid damaging the fragile gates of the structure. This paper presents the detailed fabrication protocol of gate-defined lateral quantum dots from the wafer to a working device. Characterization methods and representative results are also briefly discussed. Although this paper concentrates on double quantum dots, the fabrication process remains the same for single or triple dots or even arrays of quantum dots. Moreover, the protocol can be adapted to fabricate lateral quantum dots on other substrates, such as Si/SiGe.

This paper presents a detailed fabrication protocol for gate-defined semiconductor lateral quantum dots on gallium arsenide heterostructures. These nanoscale devices are used to trap few electrons for use as quantum bits in quantum information processing or for other mesoscopic experiments such as coherent conductance measurements.

Nanofabricação de GaAs / AlGaAs Quantum Dots laterais de porta definidos

A quantum computer is a computer composed of quantum bits (qubits) that takes advantage of quantum effects, such as superposition of states and ...

Engenharia

Fine-tuning the Size and Minimizing the Noise of Solid-state Nanopores

Solid-state nanopores have emerged as a versatile tool for the characterization of single biomolecules such as nucleic acids and proteins1. However, the creation of a nanopore in a thin insulating membrane remains challenging. Fabrication methods involving specialized focused electron beam systems can produce well-defined nanopores, but yield of reliable and low-noise nanopores in commercially available membranes remains low2,3 and size control is nontrivial4,5. Here, the application of high electric fields to fine-tune the size of the nanopore while ensuring optimal low-noise performance is demonstrated. These short pulses of high electric field are used to produce a pristine electrical signal and allow for enlarging of nanopores with subnanometer precision upon prolonged exposure. This method is performed in situ in an aqueous environment using standard laboratory equipment, improving the yield and reproducibility of solid-state nanopore fabrication.

A methodology for preparing solid-state nanopores in solution for biomolecular translocation experiments is presented. By applying short pulses of high electric fields, the nanopore diameter can be controllably enlarged with subnanometer precision and its electrical noise characteristics significantly improved. This procedure is performed in situ using standard laboratory equipment under experimental conditions.

Ajustar o tamanho e minimizando o ruído de Solid-state Nanoporos

Solid-state nanopores have emerged as a versatile tool for the characterization of single biomolecules such as nucleic acids and proteins1. However, the ...

Fabrication of Gate-tunable Graphene Devices for Scanning Tunneling Microscopy Studies with Coulomb Impurities

Owing to its relativistic low-energy charge carriers, the interaction between graphene and various impurities leads to a wealth of new physics and degrees of freedom to control electronic devices. In particular, the behavior of graphene&#8217;s charge carriers in response to potentials from charged Coulomb impurities is predicted to differ significantly from that of most materials. Scanning tunneling microscopy (STM) and scanning tunneling spectroscopy (STS) can provide detailed information on both the spatial and energy dependence of graphene&#39;s electronic structure in the presence of a charged impurity.&#160;The design of a hybrid impurity-graphene device, fabricated using controlled deposition of impurities onto a back-gated graphene surface, has enabled several novel methods for controllably tuning graphene&#8217;s electronic properties.1-8 Electrostatic gating enables control of the charge carrier density in graphene and the ability to reversibly tune the charge2 and/or molecular5 states of an impurity. This paper outlines the process of fabricating a gate-tunable graphene device decorated with individual Coulomb impurities for combined STM/STS studies.2-5 These studies provide valuable insights into the underlying physics, as well as signposts for designing hybrid graphene devices.

This paper details the fabrication process of a gate-tunable graphene device, decorated with Coulomb impurities for scanning tunneling microscopy studies. Mapping the spatially dependent electronic structure of graphene in the presence of charged impurities unveils the unique behavior of its relativistic charge carriers in response to a local Coulomb potential.

Fabricação de porta-ajustáveis ​​dispositivos de grafeno para tunelamento estudos de microscopia com Coulomb Impurezas

Owing to its relativistic low-energy charge carriers, the interaction between graphene and various impurities leads to a wealth of new physics and degrees ...

Silicon Metal-oxide-semiconductor Quantum Dots for Single-electron Pumping

As mass-produced silicon transistors have reached the nano-scale, their behavior and performances are increasingly affected, and often deteriorated, by quantum mechanical effects such as tunneling through single dopants, scattering via interface defects, and discrete trap charge states. However, progress in silicon technology has shown that these phenomena can be harnessed and exploited for a new class of quantum-based electronics. Among others, multi-layer-gated silicon metal-oxide-semiconductor (MOS) technology can be used to control single charge or spin confined in electrostatically-defined quantum dots (QD). These QD-based devices are an excellent platform for quantum computing applications and, recently, it has been demonstrated that they can also be used as single-electron pumps, which are accurate sources of quantized current for metrological purposes. Here, we discuss in detail the fabrication protocol for silicon MOS QDs which is relevant to both quantum computing and quantum metrology applications. Moreover, we describe characterization methods to test the integrity of the devices after fabrication. Finally, we give a brief description of the measurement set-up used for charge pumping experiments and show representative results of electric current quantization.

The fabrication process and experimental characterization techniques relevant to single-electron pumps based on silicon metal-oxide-semiconductor quantum dots are discussed.

Silicon Metal-Óxido-semiconductor Quantum Dots para bombear-elétron único

As mass-produced silicon transistors have reached the nano-scale, their behavior and performances are increasingly affected, and often deteriorated, by ...

Fabrication of Carbon Nanotube High-Frequency Nanoelectronic Biosensor for Sensing in High Ionic Strength Solutions

The unique electronic properties and high surface-to-volume ratios of single-walled carbon nanotubes (SWNT) and semiconductor nanowires (NW) 1-4 make them good candidates for high sensitivity biosensors. When a charged molecule binds to such a sensor surface, it alters the carrier density5 in the sensor, resulting in changes in its DC conductance. However, in an ionic solution a charged surface also attracts counter-ions from the solution, forming an electrical double layer (EDL). This EDL effectively screens off the charge, and in physiologically relevant conditions ~100 millimolar (mM), the characteristic charge screening length (Debye length) is less than a nanometer (nm). Thus, in high ionic strength solutions, charge based (DC) detection is fundamentally impeded6-8.
We overcome charge screening effects by detecting molecular dipoles rather than charges at high frequency, by operating carbon nanotube field effect transistors as high frequency mixers9-11. At high frequencies, the AC drive force can no longer overcome the solution drag and the ions in solution do not have sufficient time to form the EDL. Further, frequency mixing technique allows us to operate at frequencies high enough to overcome ionic screening, and yet detect the sensing signals at lower frequencies11-12. Also, the high transconductance of SWNT transistors provides an internal gain for the sensing signal, which obviates the need for external signal amplifier.
Here, we describe the protocol to (a) fabricate SWNT transistors, (b) functionalize biomolecules to the nanotube13, (c) design and stamp a poly-dimethylsiloxane (PDMS) micro-fluidic chamber14 onto the device, and (d) carry out high frequency sensing in different ionic strength solutions11.

We describe the device fabrication and measurement protocol for carbon nanotube based high frequency biosensors. The high frequency sensing technique mitigates the fundamental ionic (Debye) screening effect and allows nanotube biosensor to be operated in high ionic strength solutions where conventional electronic biosensors fail. Our technology provides a unique platform for point-of-care (POC) electronic biosensors operating in physiologically relevant conditions.

Fabricação de Nanotubos de Carbono de Alta Frequência Nanoelectronic Biosensor de Sensoriamento em High Solutions força iônica

The unique electronic properties and high surface-to-volume ratios of single-walled carbon nanotubes (SWNT) and semiconductor nanowires (NW) 1-4 make them ...

Bioengenharia

Characterizing Electron Transport through Living Biofilms

Here we demonstrate the method of electrochemical gating used to characterize electrical conductivity of electrode-grown microbial biofilms under physiologically relevant conditions.1 These measurements are performed on living biofilms in aqueous medium using source and drain electrodes patterned on a glass surface in a specialized configuration referred to as an interdigitated electrode (IDA) array. A biofilm is grown that extends across the gap connecting the source and drain. Potentials are applied to the electrodes (ES and ED) generating a source-drain current (ISD) through the biofilm between the electrodes. The dependency of electrical conductivity on gate potential (the average of the source and drain potentials, EG = [ED + ES]/2) is determined by systematically changing the gate potential and measuring the resulting source-drain current. The dependency of conductivity on gate potential provides mechanistic information about the extracellular electron transport process underlying the electrical conductivity of the specific biofilm under investigation. The electrochemical gating measurement method described here is based directly on that used by M. S. Wrighton2,3 and colleagues and R. W. Murray4,5,6 and colleagues in the 1980&#39;s to investigate thin film conductive polymers.

A protocol for measuring electrical conductivity of living microbial biofilms under physiologically relevant conditions is presented.

Caracterizando o transporte de elétrons através de biofilmes vivos

Here we demonstrate the method of electrochemical gating used to characterize electrical conductivity of electrode-grown microbial biofilms under ...

Química

Flow-assisted Dielectrophoresis: A Low Cost Method for the Fabrication of High Performance Solution-processable Nanowire Devices

Flow-assisted dielectrophoresis (DEP) is an efficient self-assembly method for the controllable and reproducible positioning, alignment, and selection of nanowires. DEP is used for nanowire analysis, characterization, and for solution-based fabrication of semiconducting devices. The method works by applying an alternating electric field between metallic electrodes. The nanowire formulation is then dropped onto the electrodes which are on an inclined surface to create a flow of the formulation using gravity. The nanowires then align along the gradient of the electric field and in the direction of the liquid flow. The frequency of the field can be adjusted to select nanowires with superior conductivity and lower trap density. 
In this work, flow-assisted DEP is used to create nanowire field effect transistors. Flow-assisted DEP has several advantages: it allows selection of nanowire electrical properties; control of nanowire length; placement of nanowires in specific areas; control of orientation of nanowires; and control of nanowire density in the device. 
The technique can be expanded to many other applications such as gas sensors and microwave switches. The technique is efficient, quick, reproducible, and it uses a minimal amount of dilute solution making it ideal for the testing of novel nanomaterials. Wafer scale assembly of nanowire devices can also be achieved using this technique, allowing large numbers of samples for testing and large-area electronic applications.

In this paper, flow assisted dielectrophoresis is demonstrated for the self-assembly of nanowire devices. The fabrication of a silicon nanowire field effect transistor is shown as an example.

Dieletroforese assistida por fluxo: Um método de baixo custo para a fabricação de dispositivos de solução-processable nanofio de alto desempenho

Flow-assisted dielectrophoresis (DEP) is an efficient self-assembly method for the controllable and reproducible positioning, alignment, and selection of ...

Generation and Control of Electrohydrodynamic Flows in Aqueous Electrolyte Solutions

To drive electrohydrodynamic (EHD) flows in aqueous solutions, the separation of cation and anion transport pathways is essential because a directed electric body force has to be induced by ionic motions in liquid. On the other hand, positive and negative charges attract each other, and electroneutrality is maintained everywhere in equilibrium conditions. Furthermore, an increase in an applied voltage has to be suppressed to avoid water electrolysis, which causes the solutions to become unstable. Usually, EHD flows can be induced in non-aqueous solutions by applying extremely high voltages, such as tens of kV, to inject electrical charges. In this study, two methods are introduced to generate EHD flows induced by electrical charge separations in aqueous solutions, where two liquid phases are separated by an ion-exchange membrane. Due to a difference in the ionic mobility in the membrane, ion concentration polarization is induced between both sides of the membrane. In this study, we demonstrate two methods. (i) The relaxation of ion concentration gradients occurs via a flow channel that penetrates an ion-exchange membrane, where the transport of the slower species in the membrane selectively becomes dominant in the flow channel. This is a driving force to generate an EHD flow in the liquid. (ii) A long waiting time for the diffusion of ions passing through the ion-exchange membrane enables the generation of an ion-dragged flow by externally applying an electric field. Ions concentrated in a flow channel of a 1 x 1 mm2 cross-section determine the direction of the liquid flow, corresponding to the electrophoretic transport pathways. In both methods, the electric voltage difference required for an EHD flow generation is drastically reduced to near 2 V by rectifying the ion transport pathways.

The rectification of ion transport pathways is an effective method to generate one-directional ion-dragged electrohydrodynamic flows. By setting an ion-exchange membrane in a flow channel, an electrically polarized condition is generated and causes a liquid flow to be driven when an electric field is externally applied.

Geração e controle de Electrohydrodynamic flui em soluções aquosas de eletrólito

To drive electrohydrodynamic (EHD) flows in aqueous solutions, the separation of cation and anion transport pathways is essential because a directed ...

A Standard and Reliable Method to Fabricate Two-Dimensional Nanoelectronics

Two-dimensional (2D) materials have attracted huge attention due to their unique properties and potential applications. Since wafer scale synthesis of 2D materials is still in nascent stages, scientists cannot fully rely on traditional semiconductor techniques for related research. Delicate processes from locating the materials to electrode definition need to be well controlled. In this article, a universal fabrication protocol required in manufacturing nanoscale electronics, such as 2D quasi-heterojunction bipolar transistors (Q-HBT), and 2D back-gated transistors are demonstrated. This protocol includes the determination of material position, electron beam lithography (EBL), metal electrode definition, et al. A step by step narrative of the fabrication procedures for these devices are also presented. Furthermore, results show that each of the fabricated devices has achieved high performance with high repeatability. This work reveals a comprehensive description of process flow for preparing 2D nano-electronics, enables the research groups to access this information, and pave the way toward future electronics.

The article aims to introduce a standard and reliable fabrication procedure for the development of future low dimensional nanoelectronics.

Um método padrão e confiável para fabricar nanoelectrónica bidimensional

Two-dimensional (2D) materials have attracted huge attention due to their unique properties and potential applications. Since wafer scale synthesis of 2D ...

Preparation of Silicon Nanowire Field-effect Transistor for Chemical and Biosensing Applications

Surveillance using biomarkers is critical for the early detection, rapid intervention, and reduction in the incidence of diseases. In this study, we describe the preparation of polycrystalline silicon nanowire field-effect transistors (pSNWFETs) that serve as biosensing devices for biomarker detection. A protocol for chemical and biomolecular sensing by using pSNWFETs is presented. The pSNWFET device was demonstrated to be a promising transducer for real-time, label-free, and ultra-high-sensitivity biosensing applications. The source/drain channel conductivity of a pSNWFET is sensitive to changes in the environment around its silicon nanowire (SNW) surface. Thus, by immobilizing probes on the SNW surface, the pSNWFET can be used to detect various biotargets ranging from small molecules (dopamine) to macromolecules (DNA and proteins). Immobilizing a bioprobe on the SNW surface, which is a multistep procedure, is vital for determining the specificity of the biosensor. It is essential that every step of the immobilization procedure is correctly performed. We verified surface modifications by directly observing the shift in the electric properties of the pSNWFET following each modification step. Additionally, X-ray photoelectron spectroscopy was used to examine the surface composition following each modification. Finally, we demonstrated DNA sensing on the pSNWFET. This protocol provides step-by-step procedures for verifying bioprobe immobilization and subsequent DNA biosensing application.

We describe key steps for biosensing by using polysilicon nanowire field-effect transistors, including the preparation of the device and the immobilization and confirmation of a DNA molecular probe on the nanowire surface, as well as conditions for DNA sensing.

Preparação de Silicon Nanowire transistor de efeito de campo para aplicações químicas e Biossensoriais

Surveillance using biomarkers is critical for the early detection, rapid intervention, and reduction in the incidence of diseases. In this study, we ...

Campo elétrico controle de Estados eletrônicos em WS₂ nanodispositivos por retenção de eletrólitos

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