Screening in gated bilayer graphene
紧束缚模型的石墨烯双层被用来找到的导带和价带之间的差距，作为一个函数的栅极电压和作为掺杂的施主或受主。总Hartree能量最小化，并得到了方程的间隙。这个能隙与化学势之比的方程只由屏蔽常数决定。因此，在不存在施主或受主的情况下，间隙与栅极电压或载流子浓度严格成比例。在相反的情况下，当存在施主或受主时，间隙在栅极偏压的电子和空穴侧上表现出不对称行为。
2009-06-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Enhanced Thermoelectric Power in Dual-Gated Bilayer Graphene
材料的热电功率通常由其能带结构和载流子密度决定，可以通过化学掺杂而变化，而化学掺杂通常受到掺杂剂溶解度的限制。显示出大热电功率的材料可用于许多工业应用，例如热电转换和热电冷却装置。在这里，我们展示了通过在双层石墨烯上施加垂直电场来打开带隙而产生的双栅极双层石墨烯器件中的热电功率的完全电场调谐。我们发现了在低温下热电功率的大幅增强，这可能为使用石墨烯基器件的低温热电应用开辟了新的可能性。
2011-05-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electron-Hole Asymmetry in the Electron-phonon Coupling in Top-gated Phosphorene Transistor
利用电化学顶栅场效应晶体管中磷烯沟道的原位喇曼散射，我们发现其具有A $_g$对称性的声子对电子浓度的依赖性比空穴浓度的依赖性强得多，而具有B $_g$对称性的声子对掺杂不敏感.与第一性原理理论分析，我们表明，所观察到的电子空穴的不对称性产生从根本上不同的宪法，其导带和价带涉及$π$和$σ$键合状态，其对称性允许耦合只有声子保持晶格对称性。因此，拉曼光谱是一种非侵入性的工具，用于测量电子浓度的磷基纳米电子器件。
2016-03-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin and Orbital Edelstein effect in gated monolayer transition metal dichalcogenides
本文通过第一性原理计算研究栅控单层 TMDs 的自旋与轨道 Edelstein 效应，揭示电子掺杂下轨道响应主导、空穴掺杂下应变可显著增强效应，且 OEE 较已有体系大一个数量级。
2025-09-30 cond-mat.mtrl-sci
Infrared study of carrier scattering mechanism in ion-gated graphene
我们在离子凝胶门控石墨烯上进行了红外透射实验，并在高达n= 2 E13 cm-2的宽范围内测量了载流子散射率g作为载流子密度n的函数。g表现出快速下降，随着门控，随后持续增加进一步的载流子掺杂。g（n）的这种行为表明，载流子主要通过两种散射机制散射，即带电杂质（CI）散射和短程无序（SR）散射，以及来自衬底声子（SPP）的额外次要散射。通过对g（n）数据的拟合，我们可以确定所有散射通道的绝对强度，并揭示了散射机制g（n）=gCI（n）+gSR（n）+gSPP（n）的完整的n依赖映射。gCI（n）和gSR（n）比SiO2$-门控石墨烯的gCI（n）和gSR（n）大1.8倍，这阐明了离子凝胶层作为CI-散射体和同时作为SR-散射体对石墨烯的双重作用。此外，我们表明，在低温（~200 K）的IG冻结不会引起任何变化的载流子散射。
2019-11-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Carrier mobility and scattering lifetime in electric double-layer gated few-layer graphene
我们在机械剥离的少层石墨烯上制备了双电层场效应晶体管（EDL-FET）器件。我们利用聚合物电解质的大电容来研究在高于和低于聚合物的玻璃化转变温度的大的诱导表面电荷密度下的三层、四层和五层样品的输运性质。我们发现，载流子迁移率表现出强烈的不对称性之间的空穴和电子掺杂制度。然后，我们采用从头计算密度泛函理论（DFT）计算，以确定从实验数据的平均散射寿命。我们解释其特殊的依赖于载流子密度的特定性质的电解质，我们在我们的实验中使用。
2017-01-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Imaging graphene field-effect transistors on diamond using nitrogen-vacancy microscopy
已经提出了基于金刚石中的氮空位（NV）传感器的集合体的成像技术应用于微电子器件，但是NV感测与操作门控器件的兼容性仍然在很大程度上未被探索。在这里，我们直接在金刚石表面上制造石墨烯场效应晶体管（GFET），并通过NV显微镜对其进行观察。门控石墨烯内的电流密度是根据NV磁力测量法在主要是p型和n型掺杂下重建的，但发现确切的掺杂水平受到测量的影响。此外，我们观察到一个令人惊讶的大调制的电场在金刚石表面下施加的栅极电位，看到在NV光致发光和NV电测量，表明氧化物-石墨烯-金刚石结构的复杂的静电响应。可能的解决方案，以减轻这些影响进行了讨论。
2019-05-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Doping-Induced Brightening of Dark Excitons and Trions in a WSe$_2$ Monolayer
University of Warsaw（华沙大学）；Charles University（查理大学）；National Institute for Materials Science（国立材料研究所）
研究通过电荷掺杂调控单层WSe$_2$中暗激子和三重态的发光行为，揭示了掺杂对载流子相互作用和稳态人口的非平凡影响。
2026-04-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrabroadband THz Conductivity of Gated Graphene In- and Out-of-equilibrium
本文利用超宽带 THz 与红外光谱研究栅控单层石墨烯的平衡及飞秒激发后瞬态电导率，揭示载流子谱权重、散射率变化及约8 THz的量子临界零动量模式。
2024-10-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Reversible Tuning of Superconductivity in Ion-Gated NbN Ultrathin Films by Self-Encapsulation with a High-$κ$ Dielectric Layer
离子门控是用于经由电场诱导的电荷掺杂来调整材料的物理性质的强大技术，但是倾向于在门控材料中引入超出纯静电的非本征无序和不期望的电化学改性。相反，可逆的、易失性的和静电调制在通过离子门控可获得的静电感应电荷密度实现的新型器件概念的可靠设计和操作中是关键的。在这里，我们展示了一个简单而有效的方法，实现可逆的和挥发性的表面敏感的氮化铌薄膜通过控制其表面的氧化门控。所得的氧化铌封装层表现出与未封装的离子晶体管的电容相当的电容，承受超过栅极电解质的电化学稳定窗口的栅极电压，并且使得封装膜的正常状态电阻率和超导转变温度两者的完全可逆的可调谐性成为可能。我们的方法应该是可转移到其他材料和设备的几何形状，更标准的封装技术是不容易适用。
2022-11-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Electrostatic modification of infrared response in gated structures based on VO2
我们调查的红外响应的变化，由于载流子引入静电掺杂的相关绝缘体二氧化钒（VO2）集成在架构的场效应晶体管。在VO2与栅极电介质的界面处的空穴的积累导致红外吸收的增加。这种现象只观察到在绝缘体到金属过渡制度的VO2与共存的金属和绝缘区域。我们假设，掺杂的空穴导致的金属岛的生长，从而促进渗滤，一种效果，持续去除所施加的栅极电压。
2008-06-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Contact resistance at planar metal contacts on bilayer graphene and effects of molecular insertion layers
考虑到金属接触处界面电荷转移形成的带隙，研究了金属-双层石墨烯（BLG）接触电阻的可能来源。我们的研究结果表明，电荷注入势垒（肖特基势垒）不有助于接触电阻，因为BLG下的接触总是简并掺杂。我们还表明，接触掺杂引起的BLG的态密度（DOS）的金属接触下的增加降低了接触电阻，由于增强的载流子隧道在接触。可以通过将分子掺杂剂层插入到金属接触中来增强接触掺杂。然而，通过插入层的载流子隧穿增加了接触电阻，因此，应当采用替代的器件结构。最后，我们表明，通过可变范围跳跃通过间隙状态的带间传输是最大的贡献者接触电阻时，栅极沟道的载流子类型是相反的接触掺杂载流子类型。这表明，接触电阻降低的接触掺杂引起的DOS的增加的策略是有效的，只有一个单一的沟道传输分支（n型或p型），这取决于接触掺杂载流子类型。
2017-03-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Two-dimensional hole transport in ion-gated diamond surfaces: A brief review
导电金刚石是下一代电子、热学和电化学应用的有希望的候选材料。其开发的主要障碍之一是它的一些关键物理特性-如载流子迁移率和超导转变温度-在引入无序时会发生强烈的退化。这使得二维空穴气在其表面诱导的电场效应掺杂从基本和应用的角度来看，特别有趣，因为它大大减少了非本征无序的量相对于标准的硼取代。在这篇简短的综述中，我们总结了迄今为止在通过离子门控技术控制不同场效应掺杂金刚石表面的电输运性质方面取得的主要成果。我们分析了离子门控如何调整它们的电导率，载流子密度和迁移率，并驱动不同的表面跨越绝缘体到金属的过渡。我们回顾了它们的强取向依赖的磁输运性质，特别关注（100）表面所示的门可调自旋轨道耦合。最后，我们讨论了由密度泛函理论计算预测的在（110）和（111）面的场致超导性的可能性。
2019-11-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Mapping multi-valley Lifshitz transitions induced by field-effect doping in strained MoS2 nanolayers
近年来，半导体过渡金属二硫属化物（TMD）纳米层表面的栅极诱导超导性吸引了很多关注，这要归功于相当大的转变温度、对超过泡利极限的面内磁场的鲁棒性以及对非常规性质的暗示。揭示其微观起源所必需的关键信息是作为场效应掺杂的函数的容纳库珀对的费米表面的几何形状，这由布里渊区的K/K $^{\prime}$和Q/Q $^{\prime}$点处的不等价谷的填充决定。在这里，我们实现了这一点，通过结合密度泛函理论计算的能带结构与离子门控的2 H-MoS $_{2}$纳米层上的传输测量。我们表明，当层数和应变量被设置为它们的实验值时，费米能级在Q/Q $^{\prime}$处穿过高能谷的底部，在掺杂水平下，实验检测到了在超导体中的特征扭结。我们还开发了一个简单的2D模型，它能够定量地描述增加温度时观察到的扭结的加宽。我们证明，这种组合的方法可以用来映射的费米表面的TMD纳米层场效应掺杂的依赖性，检测Lifshitz转换，并提供一种方法来确定的量的应变和自旋轨道分裂子带之间的电传输测量在实际设备。
2020-01-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Self-aligned graphene field-effect transistors with polyethyleneimine doped source/drain access regions
我们报道了一种采用聚乙烯亚胺旋涂掺杂源极/漏极接入区制造自对准顶栅石墨烯场效应晶体管（GFET）的方法，与未掺杂器件相比，该方法导致接入电阻降低2倍，器件电特性改善2.5倍。Si/SiO $_2$衬底上的GFET具有高达6，300 cm $^2$ /Vs的高载流子迁移率。自对准旋涂掺杂适用于任意衬底上的GFET，如绝缘石英衬底上的GFET的性能提高3倍所证明的，其更适合于射频应用。
2012-11-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Strain, doping and electronic transport of large area monolayer MoS2 exfoliated on gold and transferred to an insulating substrate
金辅助的机械剥离目前代表了一种有前途的方法，从母体范德华（vdW）晶体中分离具有优异的电子和光学性质的超大（cm级）过渡金属二硫属化物（TMD）单层（1 L）。$Au$和硫族元素原子之间的强相互作用是实现这种近乎完美的1 L剥离产率的关键。另一方面，它可能会显着影响与Au接触的1 L TMD的掺杂和应变。在本文中，我们系统地研究了形态，应变，掺杂，和电性能的大面积1 L $MoS_{2}$剥离超平坦的$Au$薄膜（$0.16-0.21 nm$粗糙度），并最终转移到绝缘$Al_{2}O_{3}$衬底。对$E'$和$A1'$峰位置的拉曼映射和相关分析揭示了与$Au$接触的1 L $MoS_{2}$的适度拉伸应变（$0.2\%$）和p型掺杂（$n=-0.25 \times 10^{13} cm^{-2}$）。纳米级分辨率的电流映射和电流-电压（I-V）测量导电原子力显微镜（C-AFM）显示直接隧穿在1 L的$MoS_{2}$上的$Au$，具有广泛的分布的隧穿势垒值（从0.7到1.7 eV）与p型掺杂的$MoS_{2}$一致。在$1L-MoS_{2}$最终转移到$Al_{2}O_{3}/Si$上后，应变转化为压缩应变（$-0.25\%$）。此外，n型掺杂（$n=0.5 \times 10^{13} cm^{-2}$）推断通过拉曼映射和确认的$Al_{2}O_{3}/Si$背栅1 L $Mo…
2021-04-27 cond-mat.mtrl-sci
Seed Layer Engineering for Effective Charge Transfer Doping of MoS$_2$ Transistors
Purdue University（普渡大学）
研究通过种子层工程调控MoS₂晶体管的电荷转移掺杂，发现种子层厚度和沉积条件对阈值电压和导通电流有显著影响，利用多模光谱技术揭示了种子层对界面电荷环境的调控作用。
2026-06-04 cond-mat.mtrl-sci
Ambipolar charge transport in quasi-free-standing monolayer graphene on SiC obtained by gold intercalation
我们提出了一个准独立的单层石墨烯的研究，通过在碳缓冲层（Bu-L）和硅终止面（0001）的4 H-碳化硅之间的界面处插入Au原子获得。通过在Bu-L上沉积原子级薄的Au，然后在氩气气氛中在850 °C下退火来实现Au嵌入。通过表面科学表征和顶栅电子器件中的电子输运，我们探索了Au的嵌入和Bu-L到准自支撑单层石墨烯中的去耦。通过依赖于栅极的磁输运，我们发现，Au嵌入缓冲层显示单层石墨烯的所有属性，即栅极可调双极传输跨狄拉克点，和n-或p-型掺杂取决于Au含量。
2020-04-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Possible charge-density-wave signatures in the anomalous resistivity of Li-intercalated multilayer MoS2
我们在机械剥离的多层MoS $_2$上制备了离子栅场效应晶体管（iFET）。我们用Al $_2$ O $_3$封装薄片，只在边缘处留下器件沟道。通过在高于$\sim$ 330 K的温度下用Li基聚合物电解质对样品进行选通，诱导了在MoS $_2$晶格中稳定的Li $^+$嵌入，并且通过将器件猝灭到$\sim$ 300 K来固定掺杂状态。这种嵌入过程诱导出现异常的温度依赖性的薄层电阻和它的第一个衍生物，这通常与结构/电子/磁性相变。我们认为，这些异常的电阻率的MoS $_2$可以自然地解释为一个过渡到电荷密度波相诱导锂化的签名，根据最近的理论计算。
2018-06-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Insulator to Metal Transition in WO$_3$ Induced by Electrolyte Gating
氧化钨及其相关的青铜（氧化钨和碱金属的化合物）以其有趣的光学和电学特性而闻名。我们已经修改了薄WO $_3$薄膜的传输性能的电解质门控使用离子液体和聚合物电解质。我们能够调整的栅极薄膜的电阻率超过五个数量级，并观察到一个明确的绝缘体到金属的过渡。为了阐明掺杂机制，我们进行了一系列深入的实验，排除了纯电子效应（界面附近的电荷积累）和氧相关机制。相反，我们建议，氢嵌入是负责掺杂WO $_3$到一个高导电性的基态，并提供证据，它可以被描述为一个密集的极化气体。
2017-07-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Wide energy-window view on the density of states and hole mobility of poly(p-phenylene vinylene)
使用电化学门控晶体管，我们实现了可控的和可逆的掺杂聚（对苯乙炔）在一个大的浓度范围。我们的数据为态密度（DOS）打开了一个宽的能量窗口，并首次表明DOS函数的核心是高斯的，而低能尾部具有更复杂的结构。当电化学电势通过DOS扫描时，空穴迁移率增加超过四个数量级。
2004-09-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Valley relaxation of resident electrons and holes in a monolayer semiconductor: Dependence on carrier density and the role of substrate-induced disorder
利用时间分辨的光学克尔旋转，我们测量了剥离的WSe $_2$单分子膜中的电子和空穴的低温谷动力学作为载流子密度的系统函数。为了调和迄今为止报道的单层半导体中载流子谷动力学的许多不同的时间尺度，我们直接比较了具有不同介电环境的两个静电门控WSe $_2$单层中的掺杂依赖的谷弛豫。在完全封装的结构（hBN/WSe $_2$ /hBN，其中hBN是六方氮化硼）中，发现谷弛豫是单指数的。在低载流子密度下，谷弛豫时间$τ_v$相当长（$\sim$ 10~ $μ$ s），但在高电子或空穴密度下迅速减小到小于100~ns（$\gtrsim$ ~cm $^{-2}$）.相反，在直接置于二氧化硅上的部分包封的WSe $_2$单层（hBN/WSe $_2$ /SiO $_2$）中，载流子谷弛豫在低载流子密度下是多指数的。这种差异归因于来自SiO $_2$衬底的环境无序。出乎意料的是，非常小的面外磁场可以增加$τ_v$，特别是在hBN/WSe $_2$ /SiO $_2$结构中，这表明由无序诱导的局域态可以在去极化自旋和介导单层过渡金属-二硫族化物半导体中的驻留载流子的谷弛豫中起重要作用。
2021-03-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Giant Effective charges and Piezoelectricity in Gapped Graphene
自从通过场效应器件首次实现石墨烯中的可逆电荷掺杂以来，很明显，感应间隙可以进一步增强其技术应用的潜力。在这里，我们表明，由于亚晶格对称性破缺的间隙开放也有深刻的影响，对石墨烯的极性响应。通过结合从头计算和分析建模，我们表明，对于现实的带隙值（$Δ\lesssim 0.5$ eV）的压电系数和玻恩有效电荷的石墨烯达到一个巨大的值，独立的间隙。特别地，带间隙的单层和双层石墨烯的每层的压电系数比作为六方氮化硼（h-BN）单层的大间隙全极性绝缘体的压电系数大三倍，并且比作为MoS $_2$的极性半导体的压电系数大30%。该令人惊讶的结果表明，压电声学声子散射可以与门控双层石墨烯中的模型电荷传输和电荷载流子弛豫相关。的压电系数和玻恩有效电荷的间隙值的独立性如下从极性响应和谷陈数的有间隙的狄拉克电子之间的连接，使可能的有效规范场描述的电子晶格/应变耦合在这些系统中。在小的间隙限制，绝热从头算近似失败，我们实现了解析计算的动态有效电荷，我们建立了一个普遍的关系复杂的有效电荷和所谓的Fano轮廓的声子光学峰。我们的研究结果提供了一个一般的理论框架，以了解和计算的极性响应在窄隙半导体，但也可能是相关的贡献的压电散射的输运性质的Dirac类系统。
2019-03-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
