Ionic liquid gating induced self-intercalation of transition metal chalcogenides
该研究提出一种离子液体门控方法，驱动层状过渡金属二硫族化合物溶解出的金属进入范德华间隙实现自插层，成功制备出高质量PdTe、NiTe单晶，且PdTe出现超导性，为过渡金属一硫族化合物提供了新合成路径。
2023-08-25 cond-mat.mtrl-sci
Ionic liquid gating of SrTiO$_3$ lamellas fabricated with a focused ion beam
在这项工作中，我们结合了两个以前不兼容的技术来定义电子器件：成形三维晶体聚焦离子束（FIB），和二维静电积累的载流子。这种集成的主要挑战是任何基于FIB的制造所固有的纳米级表面损伤。我们通过使用牺牲保护层来保护选定的原始表面来解决这个问题。这里提出的测试案例是通过离子液体门控在微米级SrTiO $_3$薄片的表面处积累2D载流子。表面质量的保持反映在累积载流子的超导电性中。这种技术开辟了新的途径，实现静电荷调谐材料，不可作为大或可剥离的单晶，并为图案化的几何形状的积累载体。
2021-11-01 cond-mat.mtrl-sci
Conductance modulation in topological insulator Bi2Se3 thin films with ionic liquid gating
采用离子液体作为双电层栅控材料，研制了Bi 2Se 3拓扑绝缘体场效应晶体管，室温电导调制率达365%.我们讨论了带电杂质对输运性质的作用。电导随栅极偏压的调制是由于载流子浓度的变化，而电导随温度的变化是由于迁移率的变化。拓扑绝缘体在室温下具有很大的电导调制和透明的光学性质，使其成为一种有趣的光电材料。
2013-11-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tunable terahertz reflection of graphene via ionic liquid gating
我们报道了一种高效的石墨烯可调谐太赫兹反射器。通过施加小的栅极电压（高达3V），在室温下使用石墨烯/离子液体结构将石墨烯的反射率从最小0.79%调制到最大33.4%，并且反射调谐在宽光谱范围（0.1 - 1.5THz）内是均匀的。我们的观察是由德鲁德模型，它描述了太赫兹波诱导的带内跃迁在石墨烯解释。石墨烯的这种可调反射率可以有助于宽带THz反射镜、可变形THz反射镜、可变THz分束器和其他光学部件。
2017-02-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
The role of ionic liquid breakdown in the electrochemical metallization of VO2: An NMR study of gating mechanisms and VO2 reduction
通过离子液体电解质（电解质门控）的初始绝缘VO 2的金属化最近已经成为一个非常感兴趣的话题。很明显，金属化发生电化学，并且先前已经有大量证据表明在离子液体门控期间除去少量氧。也有人提出了氢嵌入，但氢的来源仍然不清楚。在这项工作中，固态魔角旋转NMR光谱被用来研究VO 2的热金属-绝缘体转变，然后进行催化氢化和电化学金属化VO 2。大块VO 2颗粒的电化学金属化被证明是与嵌入的氢，其程度可以用定量1H NMR光谱测量。探索了氢的可能来源，并且通过使用选择性氘代离子液体，揭示了氢化是由于离子液体的去质子化;具体地，对于常用的基于二烷基咪唑的离子液体，它是负责的“卡宾”质子。增加电化学的温度被示出为增加氢化的程度，首先形成氢化程度较低的金属相，然后形成氢化程度较高的绝缘居里-外斯顺磁相，这两者也被观察到用于催化氢化的VO 2。核磁共振结果支持磁化率测量，证实了泡利和居里-外斯顺磁性的程度。核磁共振光谱是用来确定氢的存在下，在电解质门控薄膜的VO 2，这表明电解质击穿，质子嵌入和电解质内的分解产物的反应不应被忽视时，解释电化学门控实验中观察到的电子和结构的变化。
2018-12-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Ambipolar Insulator-to-Metal Transition in Black Phosphorus by Ionic-Liquid Gating
我们报告的双极输运性质的黑磷使用双电层晶体管（EDLT）配置。传输曲线清楚地显示了双极晶体管的行为，通断比为5*10^3。从转移曲线可以确定带隙= 0.35 eV，霍尔效应测量显示，在170 K时空穴迁移率约为190 cm^2/Vs，比电子迁移率大一个数量级。通过引入~ 10^14 cm^-2的超高载流子密度，由于电子和空穴的掺杂，实现了电场诱导的从绝缘态到金属态的跃迁。我们的研究结果表明，黑磷将是一个很好的候选人的功能器件，如横向pn结和隧道二极管的制造，由于本征窄带隙。
2015-05-19 cond-mat.mtrl-sci
Ambipolar suppression of superconductivity by ionic gating in optimally-doped BaFe2(As,P)2 ultrathin films
铁基化合物Ba-122家族的超导电性（SC）可以通过异价或等价取代、施加的外部压力和应变来控制，有时在同一样品中研究这些因素的综合影响。大多数情况下，结果限于SC圆顶向不同掺杂值的移位。在少数情况下，最佳掺杂下的最大SC跃迁也可以增强。在这项工作中，我们研究了电荷掺杂与等价P取代和应变的组合，通过对BaFe $_2$（As $_{0.8}$ P $_{0.2}$）$_2$薄膜进行离子门控实验。我们发现，离子门的极化诱导调制的正常状态的输运性质，可以主要归因于表面电荷掺杂。我们表明，离子门控只能移动系统远离最佳条件，因为SC转变温度被电子和空穴掺杂抑制。我们还观察到一个扩大的电阻转变，这表明SC序参量调制非均匀的膜厚度，与早期的报道电荷掺杂的标准BCS超导体和铜酸盐。
2019-04-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Improved Carrier Mobility in Few-Layer MoS2 Field-Effect Transistors with Ionic-Liquid Gating
我们报道了由双层和少层MoS 2组成的离子液体（IL）门控场效应晶体管（FET）的制备。我们的传输测量表明，在250 K的离子液体门控器件中的电子迁移率约为60 cm ~ 2 V ~（-1）s ~（-1），大大超过了可比的背栅器件。IL-FET显示出迁移率从180 K下的约100 cm 2 V-1 s-1增加到77 K下的约220 cm 2 V-1 s-1，这与由四端测量确定的真实沟道迁移率非常一致，双极行为具有对于电子（空穴）>107（104）的高ON/OFF比，以及在250 K下约50 mV/dec的接近理想的亚阈值摆幅。我们属性所观察到的性能增强，特别是增加的载流子迁移率，是有限的声子，减少肖特基势垒在源极和漏极的带弯曲所造成的负离子液体介电层。
2013-04-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Depth Profiling of Oxygen Migration in Ta/HfO2 Stacks During Ionic Liquid Gating
Institute of Physics, Johannes Gutenberg University Mainz（美因茨约翰内斯·古腾堡大学物理研究所）；Faculty of Physics, Bielefeld University（比勒费尔德大学物理学院）；Faculty of Physics, Osnabrück University（奥斯纳布吕克大学物理学院）
研究通过IL栅极技术分析Ta/HfO2堆叠中氧迁移深度，揭示了氧掺杂与电场、氧化物厚度的关系，为磁离子和纳米离子器件设计提供理论依据。
2025-09-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tunable inverse spin Hall effect in nanometer-thick platinum films by ionic gating
电选通可以强烈地调制半导体和绝缘体的各种物理性质，如硅的电导率发生显著变化，SrTiO_3的超导电性出现，（In，Mn）As的顺磁-铁磁转变等，而这种调制的关键是固体中的电荷积累。因此，人们认为，这种调制对于载流子数量太大的常规金属来说是遥不可及的。然而，成功地调整了钴的居里温度，甚至在金属材料中也有望最终实现这种程度的控制。在这里，我们显示了可逆调制高达两个数量级的反自旋霍尔效应-一种现象，管理自旋和电荷电流之间的相互转换-在铂。自旋-电荷转换使得能够在同一器件中产生和使用电流和自旋电流，这对自旋电子学和电子学的未来至关重要。
2018-10-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ionic gating in metallic superconductors: A brief review
离子门是研究和控制各种不同材料中的电荷传输和电子基态的一种非常流行的工具。这是由于其能够通过双电层场效应晶体管（EDL-FET）架构诱导表面电荷密度的大调制，并且已被证明能够甚至调谐金属系统的性质。在这篇简短的综述中，我总结了迄今为止在通过离子门控技术控制常规金属超导体薄膜的超导（SC）特性方面所取得的主要成果。我讨论了如何栅极诱导的电荷掺杂，尽管被限制在一个薄的表面层由静电屏蔽，结果在一个长范围的“散装”调制的SC属性的SC冷凝物的相干性，证明了观察supplies在临界温度下的薄膜比静电屏蔽长度厚得多，并通过显着的厚度依赖性，其幅度。我回顾如何可以模拟这种行为的电荷掺杂的表面层和未受干扰的散装与不同程度的近似之间的邻近效应，以及如何第一性原理计算已被用来确定起源的异常增加的静电屏蔽长度在双电场，从而充分证实了邻近效应模型的有效性。最后，我讨论了一个一般的框架-从头算密度泛函理论和超导的Migdal-Eliashberg理论的组合的基础上-通过它的任何门控薄膜的常规金属超导体的属性可以确定纯粹从第一原理。
2021-05-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Electrostatic Gating of Ionic Conductance Through Heterogeneous van der Waals Nanopores
University of California, Irvine（加州大学尔湾分校）；Lawrence Livermore National Laboratory（劳伦斯利弗莫尔国家实验室）
该研究通过异质范德瓦尔纳米孔实现低电压离子导电控制，展示了亚10纳米孔在低至0.3V电压下实现10倍电流调制，为低功耗离子电路和生物传感提供了新途径。
2026-02-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Indium-Tin-Oxide Transistors with One Nanometer Thick Channel and Ferroelectric Gating
在这项工作中，我们展示了高性能的铟锡氧化物（ITO）晶体管的沟道厚度下降到1 nm和铁电Hf0.5Zr0.5O2作为栅极电介质。在沟道厚度为1 nm的亚微米栅长ITO晶体管上实现了0.243 A/mm的导通电流，而当沟道厚度增加到2 nm时，导通电流增加到高达1.06 A/mm。采用厚度为10 nm的凸起源极/漏极结构，有助于0.15 Ωmm的低接触电阻和1.1{ \times } × 10-7 Ω cm 2的低接触电阻率。具有凹陷沟道和铁电选通的ITO晶体管显示出优于2D半导体晶体管和其他薄膜晶体管的几个优点，包括大面积晶片尺寸纳米薄膜形成、低接触电阻和接触电阻率、原子薄沟道不受短沟道效应的影响、通过铁电选通对高载流子密度的大栅极调制、高质量栅极电介质和钝化形成，以及用于低功率后段工艺（BEOL）CMOS应用的大带隙。
2020-08-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Electrochemically-driven insulator-metal transition in ionic-liquid-gated antiferromagnetic Mott-insulating NiS$_2$ single crystals
受黄铁矿结构CuS $_2$超导电性存在的启发，我们探讨了离子液体门控诱导反铁磁莫特绝缘体NiS $_2$超导电性的可能性.在正栅偏压下，观察到了一个清晰的由二维绝缘态到三维金属态的栅诱导转变。然而，在0.45 K的最低测量温度下没有观察到超导性的证据。基于传输，能量色散X射线光谱，X射线光电子能谱学，原子力显微镜，和其他技术，我们推导出一个电化学门控机制，涉及大量减少的S：Ni比（超过数百nm），这是不挥发性和不可逆的。这与黄铁矿FeS $_2$中可逆的、易挥发的、表面受限的静电门效应形成鲜明对比。我们将NiS $_2$和FeS $_2$中电化学与静电门控响应的明显差异归因于NiS $_2$中大得多的S扩散系数，类似于在具有不同O-空位扩散率的电解质门控氧化物中观察到的不同行为。另一方面，门控不可逆性与大气S的缺乏有关;这与更好理解的氧化物情况相反，其中大气H $_2$ O的电解提供了O储库。因此，这项研究的NiS $_2$提供了新的洞察电解质门控机制的功能材料，在以前未探索的限制。
2022-01-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Control of the magnetic anisotropy in multi-repeat Pt/Co/Al heterostructures using magneto-ionic gating
本研究通过磁离子门控氧化中间Al层，可逆调控多层堆叠中顶层Co的磁各向异性，实现反常霍尔效应幅度的非易失性改变及磁畴周期加倍，证明单层各向异性控制可扩展至耦合多层系统。
2024-07-23 cond-mat.mtrl-sci
Reversible Electrochemical Phase Change in Monolayer to Bulk MoTe2 by Ionic Liquid Gating
Stanford University（斯坦福大学）；Los Alamos National Laboratory（洛斯阿拉莫斯国家实验室）
通过离子液体栅极在单层到bulk MoTe2间实现可逆电化学相变，揭示该机制无需单层隔离，具有更广泛的应用潜力。
2019-05-29 cond-mat.mtrl-sci
Magneto-Ionic Vortices: Voltage-Reconfigurable Swirling-Spin Analog-Memory Nanomagnets
提出由电场诱导离子运动控制的纳米级磁离子涡旋（vortion），通过电压实现对其磁化等特性的节能模拟调节与可逆态转变，为模拟计算和多态存储提供新途径。
2024-03-20 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Ionic modulation at the LaAlO$_3$/KTaO$_3$ interface for extreme high-mobility two-dimensional electron gas
由于二维超导电性和大的Rashba自旋轨道耦合等多种涌现现象的共存，基于5d过渡金属氧化物的二维电子系统（2DESs）被认为是现代电子学的潜在应用领域之一。然而，尽管电子质量更轻，但5d氧化物器件中载流子的迁移率（高性能器件的关键要求）仍然远远落后于它们的3d氧化物类似物。这些氧化物中的载流子迁移率受到生长过程中不可避免的缺陷的阻碍。在这里，我们报告了限制在LaAlO $_3$ /KTaO $_3$界面的5d-2DES的非常高的迁移率（$\sim$ 22650 cm $^2$ V $^{-1}$ s $^{-1}$）。在室温下使用离子液体选通实现了高迁移率，其超过了在相同载流子密度范围内在LaAlO $_3$ /SrTiO $_3$和$γ$ $_2$ O $_3$ /SrTiO $_3$系统中观察到的值。我们假设离子液体门控影响氧空位，并有效地减少界面处的任何无序。在宽的背栅电压范围内研究密度和迁移率，我们发现迁移率遵循幂律$μ\propto n^{1.2}$，表明离子液体栅控LaAlO $_3$ /KTaO $_3$器件具有非常高的质量，与我们的假设一致。此外，在高磁场中测量的量子振荡的分析证实，高迁移率的电子占据的电子子带出现从Ta：5d轨道的KTaO $_3$。
2022-09-26 cond-mat.mtrl-sci
Hydroxide-based magneto-ionics: electric-field control of reversible paramagnetic-to-ferromagnetic switch in $α$-Co(OH)$_{2}$ films
磁离子学已经成为一种有前途的方法来操纵磁性能，不仅通过大幅降低与基于电流的设备相关联的功耗，而且通过实现新的功能。到目前为止，磁离子学主要是在氧基系统中进行探索，而对替代离子系统的兴趣激增。在这里，我们证明了高效的氢氧化物为基础的磁离子电沉积$α$ -Co（OH）$_{2}$薄膜。$α$ -Co（OH）$_{2}$是一种室温顺磁体，在用负电压进行电解质选通后被切换为铁磁。该系统是完全的，磁可逆的正电压应用。可逆的顺磁到铁磁转变的起源归因于羟基的离子扩散，促进了金属钴铁磁区域的形成。我们的研究结果证明了碳酸丙烯酯门控实验报告的最低导通电压之一。通过调节电压大小和样品面积，我们证明了诱导离子效应的速度可以大大提高。
2022-11-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Electrostatic gating of metallic and insulating phases in SmNiO3 ultrathin films
相关电子系统SmNiO3在130 ° C时表现出金属-绝缘体相变。使用离子液体作为双电层（EDL）的三端SmNiO3器件的栅极，我们调查的沟道电阻和转变温度的栅极控制。在室温下，在绝缘相和金属相上都观察到电阻降低，调制约为25%。通过在惰性气体和空气环境中的对照实验，我们发现电阻调制主要是由于静电电荷的积累，而不是电化学掺杂。我们对电阻行为进行了建模，并估算了累积的层密度（约1 - 2 x 10^14 cm ^-2）和EDL电容（约12 μ F/cm ^2）。
2013-05-09 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
Gating effects in antiferromagnetic CuMnAs
反铁磁体由于在自旋电子学中的潜在应用而引起人们的广泛关注。电流和电场都被认为是适合于控制AF的性质和Néel矢量方向的工具。在AF中，CuMnAs已被证明表现出特定的性质，导致存在与自旋方向和拓扑狄拉克准粒子相称的电流诱导的自旋轨道转矩。在这里，我们报告的观察上的可逆效应的电场的电阻率的CuMnAs薄膜，采用离子液体作为栅极绝缘体。该数据允许独立于可能受异常分量影响的霍尔效应来确定载流子类型、浓度和迁移率。
2019-08-09 cond-mat.mtrl-sci
Evolution of Insulator-Metal Phase Transitions in Epitaxial Tungsten Oxide Films during Electrolyte-Gating
氧化物和电解质之间的界面引起各种过程，例如静电电荷积累/耗尽和电化学反应，例如在电场下的嵌入/脱钙。在这里，我们直接比较典型的双电层晶体管的几何形状，采用${A}$ -位置空缺钙钛矿WO $_3$外延薄膜作为沟道材料和两种不同的电解质作为选通剂的操作。在选通期间进行的X射线衍射和沟道电阻的$\textit{In situ}$测量揭示，在这两种情况下WO $_3$薄膜通过多个相变达到新的金属状态，伴随着面外晶格常数的变化。电子从与离子液体的界面侧静电累积，而碱金属离子更均匀地嵌入到与聚合物电解质的膜中。通过比较掺杂载流子密度、晶格变形行为和相变时间常数，我们系统地证明了静电和电化学过程中的这种差异。
2016-08-11 cond-mat.mtrl-sci
Facile synthesis of palladium hydride via ionic gate-driven protonation using a deep eutectic solvent
本研究针对离子液体作为离子门控介质时载氢量受限、成本高及毒性等问题，采用氯化胆碱-甘油1:3深共晶溶剂作为栅极电解质，通过施加超阴极稳定极限的栅压，在钯块体与薄膜中实现PdH₀.₈₉的高载氢量并诱导超导，为不同材料的高效载氢提供了可调整的方案参考。
2024-12-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Electron-doped magnetic Weyl semimetal LixCo3Sn2S2 by bulk-gating
RIKEN Center for Emergent Matter Science (CEMS)（RIKEN 新兴物质科学中心）；Department of Mechanical Engineering and Sciences, Kyoto University（京都大学机械工学与科学系）；Department of Physics, Tohoku University（东北大学物理学系）；Research Center for Advanced Science and Technology, The University of Tokyo（东京大学先进科学技术研究中心）；Quantum-phase Electronics Center and Department of Applied Physics, the University of Tokyo（东京大学量子相电子中心与应用物理系）
通过体相门控技术调控Co3Sn2S2中的载流子密度，实现电子掺杂超过5×10²¹ cm⁻³，验证了门控对量子材料性能的调控作用。
2023-12-29 cond-mat.mtrl-sci
Lithium ion intercalation in thin crystals of hexagonal TaSe2 gated by a polymer electrolyte
离子液体门控已被用来修改层状过渡金属二硫属化物（TMDC）的性能，包括二维（2D）晶体的TMDC最近广泛使用的设备工作，这导致了大量的性能观察未见。其主要效应来自于界面处强电场引起的静电门控。此外，当栅电解质的离子尺寸与TMDC的层间距相比小时，离子液体门控也导致离子嵌入。然而，在层状TMDCs中，离子嵌入的微观过程很少被探索。在这里，我们采用了一种技术相结合的光刻设备制造和电输运测量上的六方TaSe 2的薄晶体使用多通道器件门控的聚合物电解质LiClO 4/PEO。这些薄晶体的栅极电压和时间依赖性的源漏电阻被用来获得信息的嵌入过程中，离子嵌入的效果，以及允许的间隙位置和设备特性的离子占用之间的相关性。我们发现了一个栅极电压控制调制的电荷密度波和载流子的散射率。我们的工作表明，离子嵌入可以是一个有用的工具，层状材料工程和二维晶体器件设计。
2018-10-25 cond-mat.mtrl-sci
Properties of Superconducting Nb and NbTi Coatings-films Deposited by New Ionic-Plasma Clusters method
基于在整体冷阴极表面产生阴极斑发射的等离子体团束流的原理，首次发展了一种沉积铌厚膜材料的新技术。在均匀、非均匀和层状结构中沉积厚涂膜的可能性被证明是可行的。力学测试的实验结果，包括拉伸测试导致拉伸涂层。研究了不同结构成分的超导薄膜的临界温度、电流密度和磁场。离子等离子体团簇法制备的铌钛层状涂层具有很高的临界电流密度参数。所有结果都表明涂层材料在可制造性方面具有高价值。用于大规模生产超导薄膜材料的低成本、高可靠性和易于实施的新技术已经得到证明。
2018-02-09 cond-mat.mtrl-sci
Quantized Friction across Ionic Liquid Thin Films
离子液体，在环境条件下处于液体状态的盐，作为精密润滑剂具有极大的兴趣。离子液体在表面形成层状结构，但尚不清楚这种纳米结构与其润滑性能的关系。我们测量了原子级光滑的固体表面之间的摩擦力，在离子层的数量方面的控制厚度的离子液体膜。多个摩擦负载制度出现，每个对应于不同数量的离子层的膜。与分子液体相反，由于其不同的组成，每层的摩擦系数不同。
2013-04-19 cond-mat.mtrl-sci
Anomalous Hall Effect and Spin Fluctuations in Ionic Liquid Gated SrCoO$_3$ Thin Films
最近实现的外延SrCoO $_3$薄膜引发了他们的电子，磁性和离子特性的新的兴趣。在这里，我们发现了这种化合物的几个不寻常的磁输运性质，这表明它在低温下具有持续的自旋波动。通过离子液体选通，我们从绝缘的SrCoO $_{2.5}$得到了具有创纪录低电阻率的金属SrCoO $_3$。我们发现，异常霍尔电阻率和纵向电阻率之间的线性关系，这不能占传统的机制。我们从理论上提出，杂质诱导的手征自旋涨落引起这种依赖关系。自旋涨落的存在表现为SrCoO $_3$在温度接近零时的负增强的磁阻效应。我们的研究带来了进一步的洞察到独特的自旋状态的SrCoO $_3$和揭示了一种新的斜散射机制的异常霍尔效应。
2018-07-28 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
Gate-tunable Phase Transitions in 1T-TaS$_2$
利用栅极电场调节材料特性的能力是现代电子技术的核心。它也是最近二维系统进展背后的驱动力，例如栅极电场诱导超导和金属-绝缘体转变。在这里，我们描述了一种离子场效应晶体管（称为“iFET”），它使用栅控锂离子嵌入来调制层状原子晶体1 T-TaS $_2$的材料性质。可调离子嵌入引起的极端电荷掺杂改变了1 T-TaS $_2$中各种电荷有序态的能量，并在具有降低维数的薄片样品中产生一系列相变。我们发现1 T-TaS $_2$中的电荷密度波态本质上是三维的，并且在临界厚度所定义的二维极限内完全坍缩。同时，离子门控在1 T-TaS $_2$薄片中诱导了低温下从Mott绝缘体到金属的多重相变，其电阻具有5个数量级的调制。超导电性出现在一个纹理的电荷密度波状态诱导离子门。我们的方法的门控嵌入的2D原子晶体在散装限制开辟了新的可能性，在极端的电荷载流子浓度限制寻找新的物质状态。
2014-07-13 cond-mat.mtrl-sci
Equilibrium and Stability of Polarization in Ultrathin Ferroelectric Films with Ionic Surface Compensation
热力学理论发展的铁电相变的铁电薄膜在平衡的化学环境，提供离子物种，以补偿其表面。基于Landau-Ginzburg-Devonshire理论，使用电化学平衡提供离子补偿边界条件，开发了状态方程和自由能表达式。计算了单畴PbTiO $_3$（001）薄膜与SrTiO $_3$的相干应变，其暴露的表面和其电子导电的底部电极与受控的氧分压平衡。不同极化相的稳定性和亚稳边界被确定为温度，氧分压和膜厚度的函数。给出了显示极化和内部电场的相图。在低于厚度相关居里点的温度下，高或低的氧分压分别稳定正或负极化。结果进行了比较的标准情况下的电子补偿控制的两个电极上施加的电压或电荷。通过与环境的化学平衡进行的离子表面补偿在相图中引入了新的特征。在非极性膜中，当在固定温度下改变外部化学势时，在带电表面物质不以足够的浓度存在以稳定极性相的条件下，稳定的非极性相可以出现在正极性相和负极性相之间。
2011-07-30 cond-mat.mtrl-sci
Ionic Tuning of Cobaltites at the Nanoscale
通过离子分布的定制设计来控制材料代表了一种强大的新方法，用于开发从自旋电子逻辑和存储器设备到能量存储的未来技术。钙钛矿由于其高离子迁移率和对化学计量的敏感性而显示出用于离子器件的特别前景。在这项工作中，我们展示了一个固态的方法来控制离子分布在（La，Sr）CoO $_{3}$薄膜。在钙钛矿膜上沉积Gd覆盖层，可控制地从结构中提取氧，最高达0.5O/u.c。在整个36 nm厚度上。钴的价态和饱和磁化强度随氧的提取呈平稳的连续变化。与此相反，磁电阻测量表明，在相同的范围内的氧化学计量的磁各向异性和电阻率的快速增加没有变化。这些结果表明显着的相分离，与金属铁磁区域和缺氧，绝缘，非铁磁区域，形成的网状结构。事实上，X射线衍射确定氧空位排序，包括转化为brownmillerite晶体结构。通过高分辨率扫描透射电子显微镜进一步证实了在环境温度下向棕镁矾相的意外转化，其显示出显著的结构-和相应的化学-相分离。这项工作展示了在36 nm厚的薄膜中对磁性、电阻率和晶体结构的室温离子控制，为利用多种材料功能的离子器件提供了新的机会。
2018-09-24 cond-mat.mtrl-sci
Mechanism for the Large Conductance Modulation in Electrolyte-gated Thin Gold Films
使用离子液体电解质的电解质门控作为在各种材料中实现大载流子密度调制的方法最近引起了相当大的兴趣。在贵金属薄膜中，电解质选通导致薄层电阻的大的变化。这些变化的广泛接受的机制是在液体中形成具有带电离子层的双电层以及在薄膜中载流子的积累或耗尽。我们在这里报告一个不同的机制。特别是，我们使用X射线吸收近边结构（XANES），以前报道的大电导调制金膜是由于可逆的氧化和还原的表面，而不是充电的双电层。我们表明，双电层电容占不到10%的所观察到的传输特性的变化。这些结果代表了理解电解质门控机制的重要一步。
2016-03-28 cond-mat.mtrl-sci
Electrical Gating of the Charge-Density-Wave Phases in Quasi-2D h-BN/1T-TaS$_2$ Devices
我们报道了h-BN覆盖的三端1 T-TaS $_2$异质结器件中电荷密度波相位和电流的电门控。它表明，栅极偏置的应用程序可以转移与近相称和不相称的电荷密度波相位之间的过渡的源漏电流-电压滞后。在扫描栅极电压时，滞后的演变和电流中突然尖峰的存在表明，该效应是电效应而不是自加热。我们把门控归因于电场对栅极电介质附近的原子平面中的相称电荷密度波域的影响。近公度和非公度电荷密度波相位之间的转变可以由源漏电流和静电栅引起。由于电荷密度波相位在室温下在1 T-TaS 2中是持久的，因此当按比例缩小到单个相称域和几个原子平面厚度的尺寸时，可以设想这种器件的存储器应用。
2022-08-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Capping and gate control of anomalous Hall effect and hump structure in ultra-thin SrRuO$_3$ films
SrRuO $_3$（SRO）中的铁磁性和奇异拓扑结构诱导了变号反常霍尔效应（AHE）。近年来，SRO薄膜的霍耳电阻率出现了驼峰结构，特别是在超薄区。我们研究了具有SrTiO $_3$（STO）覆盖层和离子液体门控的SRO超薄膜的霍尔电阻率中的AHE和驼峰结构。STO加帽导致AHE的符号变化和驼峰结构的调制。特别地，霍尔电阻率中的驼峰结构被强烈调制，甚至在STO覆盖的4单元电池（uc）膜中消失。此外，STO覆盖的SRO超薄膜的导电性大大增强，恢复铁磁性。我们还进行了离子液体门控调制的电场在SRO/STO界面。在不同的栅极电压下，观察到AHE和驼峰结构的剧烈变化。我们的研究表明，驼峰结构以及AHE可以通过调整反转对称性和界面处的电场来控制。
2021-05-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Interfacial structure and boundary lubrication of a dicationic ionic liquid
我们报告的正常的表面力和摩擦力的测量两个云母表面之间的纳米膜的双阳离子离子液体使用表面力天平。双阳离子离子液体1，10-双（3-甲基咪唑）癸烷二- [双（三氟甲基磺酰基）]酰亚胺形成纳米限制的层状结构，通过振荡结构力揭示。在不同的膜厚度进行摩擦测量显示量化的摩擦，即摩擦层被挤出和摩擦系数取决于表面之间的液体层的数量的不连续性。摩擦痕迹的细节表明液体状的薄膜，令人惊讶的是，随着水含量的增加，摩擦力降低，我们讨论了这些观察的可能机制。后一种特性在离子液体润滑剂不能与潮湿环境绝缘的应用中可能是有用的。这篇文章是为了纪念雅各布·N。Israelachvili
2019-07-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Control of bulk superconductivity in a BCS superconductor by surface charge doping via electrochemical gating
电化学门控技术是通过纯电荷掺杂来调节各种材料的\textit{surface}电子传导性质的有力工具，但是其效率被认为在具有良好电子屏蔽的材料中受到阻碍。我们表明，如果应用于金属超导体（NbN薄膜），这种方法可以观察到可逆的增强或supplement的\emph{bulk}超导转变温度，这与薄膜的厚度而异。这些结果被解释的邻近效应，并表明，有效的屏蔽长度取决于感应电荷密度，变得比标准的屏蔽理论预测在非常高的电场。
2016-11-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Reversible Magneto-ionic Modification of Metallic Magnetic Thin Films
本研究利用离子液体门控技术实现金属磁性薄膜的可逆磁离子改性，通过电驱动氧迁移调控HM/FM界面氧化态，改变磁性能，为自旋电子器件提供新方案。
2026-10-14 cond-mat.mtrl-sci
Tuning the dynamics of chiral domain walls of ferrimagnetic films with the magneto-ionic effect
利用栅极电压对磁性的控制有望为实现高能效自旋电子器件和高性能磁存储器开辟道路。利用固态器件中微图案化电极下的磁离子效应增加了以非易失性和可逆方式局部修改磁性的可能性。调整磁各向异性，磁化和Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用允许随意修改非平凡的磁性纹理，如skyrmions和手性畴壁的动态磁赛道。在这项工作中，我们说明了有效的磁离子效应在亚铁磁性Pt/Co/Tb堆栈使用的ZrO 2薄层作为固态离子导体。当一薄层铽沉积在钴的顶部时，它获得了一个与钴反平行的磁矩，从而降低了有效磁化强度。下面的微图案化的电极，电压驱动的迁移的氧化锆中的氧离子的亚铁磁堆叠部分氧化的Tb层，导致的局部变化，不仅自发磁化，而且有效的磁各向异性和Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用。这导致畴壁速度的巨大增加，其从原始状态下的10 m/s变化到门控后的250 m/s。这种畴壁动力学的非易失性和可逆调谐可能导致可重编程磁存储器或其他自旋电子器件的应用。
2022-05-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Probing deuterium-induced magnetic phase transitions in TbCo alloys with in-situ polarized neutron reflectometry
Uppsala University（乌普萨拉大学）；Institut Laue-Langevin（朗之万研究所）
研究通过原位极化中子反射仪探讨氘对TbCo合金磁性相变的影响，发现Tb-rich合金中厚度膨胀是磁相变主机制，而Co-rich合金则无此现象，同时氧化界面对氘敏感但可间接调控。
2026-03-27 cond-mat.mtrl-sci
Nonlinear Ionic Conductivity of Thin Solid Electrolyte Samples: Comparison between Theory and Experiment
对无序离子导体薄样品的非线性电导效应进行了实验和理论研究。根据这一领域的前期工作，用表观跳跃距离分析了钠离子导电玻璃的{ \it实验非线性电导率}。可获得高达43 μ m的值。由于高次谐波电流密度检测，可以排除焦耳加热引起的任何不期望的影响。此外，温度和样品厚度对非线性的影响进行了探讨。从{ \it理论面}出发，对无序跳跃模型中的非线性电导进行了数值分析。对于1D的情况下，甚至可以解析地处理非线性。令人惊讶的是，对于这个模型，表观跳跃距离与系统大小成比例。这一结果表明，在一般情况下，非线性电导率不能解释的表观跳跃距离。该模型的可能的扩展进行了讨论。
2005-03-02 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Interfacial-Redox-Induced Tuning of Superconductivity in YBa$_{2}$Cu$_{3}$O$_{7-δ}$
用于改变吸气剂/氧化物异质结构中的离子分布的固态离子方法提供了控制材料性质的激发电势。在这里，我们报告了一个简单的，可扩展的方法，允许通过化学驱动的离子迁移机制，在最佳掺杂的YBa $_{2}$ Cu $_{3}$ O $_{7-δ}$（YBCO）薄膜的超导转变的总控制。使用薄的Gd覆盖层上沉积到100 nm厚的外延YBCO薄膜，氧被发现从深层内的YBCO浸出。观察到超导转变的逐步减少，对于足够厚的Gd层可能完全抑制。这些影响来自氧化还原驱动的电子掺杂和由于氧迁移和耗尽的YBCO微结构的修改的综合影响。这项工作证明了一个有效的离子控制氧化物的超导电性，界面诱导效应，以及进入准体制度，开辟了电场操纵的可能性。
2019-11-17 cond-mat.mtrl-sci
Effect of surface ionic screening on polarization reversal scenario in ferroelectric thin films: crossover from ferroionic to antiferroionic states
在纳米铁电体中，具有电化学性质的表面离子与铁电偶极子之间的非线性静电相互作用产生了耦合铁离子态。本文研究了表面离子形成能对铁电薄膜的极化状态、极化反转机制、电畴结构和相图的影响。利用三维有限元模拟，分析了铁电极化和离子电荷的分布和电滞回线，以及畴态的动力学。在大的参数空间上进行的这些计算描绘了作为表面离子形成能量、膜厚度、施加电压和温度的函数的单畴和多畴铁电、铁离子、反铁离子和非铁电状态的区域。我们进一步将一维体系的解析理论映射到有效Landau-Ginzburg自由能上，建立了三维数值计算结果与一维解析结果之间的对应关系。这种方法允许执行的铁离子系统的相图的概述，并探索开关和域演化现象的具体。
2017-10-30 cond-mat.mtrl-sci
Photovoltaic effect in few-layer black phosphorus PN junctions defined by local electrostatic gating
光伏效应是光能收集中最基本的光-物质相互作用之一。在常规光伏太阳能电池中，光生载流子由PN结的内置电场提取，该内置电场通常由半导体中的离子掺杂剂限定。在原子级薄的半导体中，掺杂水平可以通过场效应控制，而不需要在晶格中注入掺杂剂，这使得二维半导体成为实现电调谐PN结的有前景的材料。然而，大多数2D半导体材料不显示实现PN结所必需的双极P型和N型场效应输运。少层黑磷是一种新型的二维半导体材料，具有直接带隙、高迁移率、电流开/关比和双极工作等优点。在这里，我们制作了几层黑磷（b-P）场效应晶体管与分裂底栅和结晶六方氮化硼（h-BN）电介质。我们展示了静电控制的本地载流子的类型和密度以上的每个栅极的设备，调整其电气行为从金属整流。照明的栅极定义的PN结，我们观察到零偏置的光电流和显着的开路电压，我们归因于由内部电场驱动的电子-空穴对在结区的分离。由于该材料的小带隙，我们观察到的光电流和光电压的照明波长高达940 nm，有吸引力的能量收集应用在近红外区域
2014-09-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Thickness dependent electronic structure in WTe$_2$ thin films
我们研究了不同厚度的WTe $_2$薄膜赝象的电子结构。当样品厚度减小到26 nm以下时，角度相关的量子振荡揭示了从三维（3D）到二维（2D）电子系统的交叉。量子振荡进一步表明，费米口袋变得更小的样品越薄，这表明导带和价带之间的重叠变得越小，这意味着空间限制可以解除重叠在更薄的样品。此外，二次磁阻（MR）也显示了从3D到2D的行为的交叉作为样品被做得更薄，而门被示出影响二次MR和薄样品的量子振荡通过调整其载流子密度。
2017-03-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tuning the hysteresis loop for the anomalous Hall effect in Pt ultrathin films on $\rm{CoFe_2O_4}$ by electrolyte gating
铁磁绝缘体上的Pt纳米薄膜在自旋电子学应用中得到了广泛的研究，由于磁邻近效应（MPE），界面Pt原子的磁矩被认为是铁磁有序的。异常霍尔效应（AHE）通常用于检查Pt层的面外磁矩。为了调节Pt薄膜的铁磁特性，我们在$\rm{CoFe_2O_4}$（CFO）铁磁绝缘体上制备了厚度为5.9 nm和7.0 nm的Pt薄膜上的双电层晶体管。对于Pt（7.0 nm）/CFO样品，在没有栅极偏压的情况下，在异常霍尔电阻率中观察到磁滞回线，并且通过施加栅极偏压来调谐矫顽场。对于Pt（5.9 nm）/CFO样品，在没有栅极偏压的情况下没有观察到磁滞回线，但是通过施加栅极偏压（$V\rm{_G} =$ $\pm$ 3 V）打开了磁滞回线。这表明Pt膜中的磁矩的长程铁磁有序通过电场效应被打开和关闭。对于+3 V的$V\rm{_G}$，在高达19.5 K时观察到滞后回线，而在高达约室温时观察到AHE。
2022-10-31 cond-mat.mtrl-sci
Tunable plasmons in ultrathin metal films
当一个或多个维度降低到纳米尺度时，电子、光子及其等离子体相互作用的物理性质发生了巨大变化。例如，石墨烯显示出独特的电学、光学和等离子体性质，这些性质可以通过门控或化学掺杂来调节。类似地，低至原子厚度的双金属薄膜（UTMF）可以具有新的量子光学效应、奇特的介电性质和预测的强等离子体激元。然而，真正的二维金属等离子体激元迄今为止还难以实现，因为难以产生大面积的足够薄的连续膜。由于沉积技术，即使在1 nm的厚度，允许渗滤，我们展示了等离子体在几个纳米的金UTMF，新的分散制度和大的电调谐性的明确证据。在1.5-5微米波长处的共振峰被移动了数百纳米，并且通过使用相对较低的电压的选通被幅度调制了百分之几十。研究结果提出了在等离子体应用中使用金属的方法，例如电光调制，生物传感和智能窗户。
2019-03-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electric-field Control of Magnetism with Emergent Topological Hall Effect in SrRuO3 through Proton Evolution
离子取代是通过离子-晶格-电子耦合来控制材料的载流子密度和晶体对称性的重要途径，从而在强关联系统中产生丰富的电子态谱。使用铁磁金属SrRuO3作为模型系统，我们证明了一个有效的和可逆的控制载流子密度和晶体对称性通过离子液体门控诱导质子化。质子的插入对SrRuO3进行电子掺杂，随着质子浓度的增加，SrRuO3发生铁磁-顺磁相变。有趣的是，我们观察到一个新兴的拓扑霍尔效应的相变的边界处的新建立的Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用的结果，由于质子化SrRuO3与质子组成的膜深度梯度的反转对称性的破坏。我们设想，电场控制质子化开辟了一种新的策略来设计材料的功能。
2018-11-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Effect of surface ionic screening on polarization reversal and phase diagrams in thin antiferroelectric films for information and energy storage
在改进的2-4-6 Kittel-Landau-Ginzburg-Devonshire（KLGD）热力学方法框架内，研究了反铁电薄膜中表面电化学与本征极性不稳定性耦合的涌现行为.利用体反铁电体（PbZrO 3）的KLGD势的唯象参数和Stephenson-Highland（SH）方法，研究了表面离子的电荷密度与相对氧分压成正比对反铁电体薄膜中偶极态的作用及其反转机制.组合的KLGD-SH方法允许描绘反铁电，铁电样反铁离子和驻极体样顺电状态的边界作为温度，氧压，表面离子形成能量和浓度，和膜厚度的函数。这种方法还允许的极性和反极性排序依赖于施加到反铁电膜的电压的表征，和它们的静态和动态的磁滞回线的分析。探讨了表面离子层覆盖的反铁电薄膜在能量和信息存储方面的应用。
2021-06-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
