离子耦合双层晶体管中的室温电荷局域化现象

《SCIENCE》：Room-temperature charge localization in ion-coupled bilayer transistors

该研究通过离子门调控双层晶体管中分子晶体与MoS?层电荷局域化，形成稳定的电子-离子偶极子，实现室温下高密度（3×1013 cm?2）电荷局域化，为新型电子器件开发奠定基础。

　　

编辑总结

在固体中实现移动电荷的局域化对于理解各种相关的电子传输现象至关重要。然而，目前的方法依赖于较弱的相互作用势，这限制了它们的适用范围，主要只能在低温环境下使用。高等人开发了离子门控的双层晶体管，这种晶体管由一层分子晶体和一层二硫化钼组成。这种结构使得负电荷和正电荷能够紧密相邻，从而形成耦合的电子-离子偶极子，使得电荷局域化效果足够强，能够在室温下以及高电荷密度下正常工作。这项工作为利用相关的电子传输现象提供了新的机会，这些现象在固态物理学、材料科学、物理化学和现代电子学领域都具有重要的理论和实际意义。——尤里·苏莱马诺夫

摘要

控制固体中移动电荷的局域化有助于发现相关的物理现象，但要将其应用于下一代电子产品的开发，需要在实际条件下实现这种控制。在这项研究中，我们报道了在高质量的双层晶体管中实现了室温下的电荷局域化，这些晶体管由一层分子晶体覆盖在单层半导体上。通过使用离子门，我们可以选择性地填充分子局域态或半导体导带态，使得移动电荷的局域化程度达到每平方厘米3×10¹³个。这种局域化通过形成耦合的电子-离子偶极子在能量上得到了稳定，并且可以通过库仑工程进行调节。这些特性还使得无需使用掺杂剂即可实现单带双极晶体管的操作，从而展示了电子-离子关联在实际电子应用中的潜力。