场效应管栅压调控（Li,Fe）OHFeSe和FeSe超导电性及相变研究
发布时间：2021-11-18 00:09
化学掺杂是一种向固体材料引进载流子的有效方法。通过化学掺杂,在铜基超导体和铁基超导体中诱导出了高温超导电性,前者是抑制了反铁磁有序,后者是抑制了自旋密度波有序。然而,元素替换改变载流子浓度的范围非常有限,而且在体系中引入许多无序,从而使很多有意思的本征现象没有观察到。近年来,在二维系统中应用场效应管调控载流子浓度是一种有效的控制材料性质的方式,并且这种调控是可逆的。这样的一种静电掺杂调控载流子浓度的方法可以让我们非常理想地研究新型物相,而这些物相使用材料合成方法一般是难以实现的。场效应管器件已经广泛应用于探索新超导体、新器件的制备以及半导体工业中。在本论文中,我们合成了高质量的（Li,Fe）OHFeSe单晶,使用离子液体栅压调控技术对（Li,Fe）OHFeSe薄层样品进行了强电荷掺杂,观察到了 一个从超导体到AFM绝缘体的一级相变。随着栅压诱导的电子掺杂,样品的超导转变温度持续提高,最大达到了 43K。令人惊奇的是,超导绝缘体转变就发生在毗邻最佳超导处。我们还生长了高质量的FeSe单晶,使用离子液体栅压调控技术,系统研究了 FeSe薄层样品超导电性随着载流子浓度的变化关系。随着栅压控制...
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：122 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１传统场效应管（ＦＥＴ）器件的示意图
于屏蔽了离子产生的电场。电荷被静电势限制在电极表面，形成二维电子气。在??这种情况下，电解质中的离子和电极中的电荷面对面排列在大约ｌｎｍ甚至更短??的距离内。电解质和电极界面的放大视图如图１－２?（ａ）所示。这可以看作纳米间??隙的平行板电容器，称作电双层（ＥＤＬ），最初是由ｖｏｎ?Ｈｅｌｍｈｏｌｔｚ于１８５３年提??出［１９］。??ＥＤＬ最重要的特征是电压降只发生在ＥＤＬ内部，因此产生的电场极其大??（＞１０ＭＶ／ｃｍ或者ｌＶ／ｎｍ）。由于介质层容易被击穿，如此高的电场不可能在全??固态电容器或者ＦＥＴ种产生。由于ＥＤＬ的厚度是在纳米量级，它的电容也极其??大，在１０ｕＦ／ｃｍ２量级。因此，ＥＤＬ被作为一个电荷积累器件的重要概念来使用，??称之为电双层电容器（ＥＤＬＣ）或者电化学电容器＿。ＥＤＬＣ与锂离子电池的区??别在于，对于ＥＤＬＣ来说，离子不会嵌入电极中，因此，充放电速度要比锂离子??电池快很多，循环寿命也更长。如果ＥＤＬＣ的其中一个电极被半导体替代，其上??的电极以与固态电容器相类似的方式进行连接
高浓度的电解质更优。??栅极和电解质的界面也会形成一个ＥＤＬ，因此ＥＤＬ－ＦＥＴ的一个简单等效电??路由栅极、电解质、半导体以及栅压源构成如图１－３?（ａ）所示。电路包含了界面??电荷转移的阻抗和离子传导的阻抗。因为离子传导的电阻相对较小，栅压的绝大??部分加在了两个ＥＤＬ上。为了减少漏电流，除了通道以外，半导体、源电极和??漏电极通常用绝缘层保护起来（如图１－３?（ｂ）所示），这样可以减少半导体的通??道面积，使栅极的表面积比通道面积大得多，大部分的电压降落在半导体表面的??ＥＤＬ上。此外，因为这个原因，通常使用一个长的金属线或者大面积沉积的金??属膜作为栅极（如图１－３?（ｃ）所示）。如果半导体电阻足够高，薄膜电极可以直??接沉积在半导体上，只需与通道隔开即可（如图１－３?（ｃ）所示）。??⑶昭广Ｐｉ：嚷⑷？??ＪＺｒ￣?＼?／?Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ?ｌａｙｅｒ??７Ｐ?—?（￣＾?／?ＳＨｉＢｉｉ???ｍｂＪｍ?（－Ｐ）?０??Ｔ?Ｍｉ?／???－＾１?￣￣￣?Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ??］??图１．３?Ｕ）电双层场效应管的等效电路图。Ａｔ和分别表示半导体与电解质溶液的界面??以及栅极与电解质溶液的界面的法拉第阻抗。Ｃ和分别表示界面处的电容。??表示电解质的电阻。（ｂ）带有保护层的电双层场效应管的俯视图和前视图。（Ｃ）上??图为顶棚构型
本文编号：3501848
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：122 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１传统场效应管（ＦＥＴ）器件的示意图
于屏蔽了离子产生的电场。电荷被静电势限制在电极表面，形成二维电子气。在??这种情况下，电解质中的离子和电极中的电荷面对面排列在大约ｌｎｍ甚至更短??的距离内。电解质和电极界面的放大视图如图１－２?（ａ）所示。这可以看作纳米间??隙的平行板电容器，称作电双层（ＥＤＬ），最初是由ｖｏｎ?Ｈｅｌｍｈｏｌｔｚ于１８５３年提??出［１９］。??ＥＤＬ最重要的特征是电压降只发生在ＥＤＬ内部，因此产生的电场极其大??（＞１０ＭＶ／ｃｍ或者ｌＶ／ｎｍ）。由于介质层容易被击穿，如此高的电场不可能在全??固态电容器或者ＦＥＴ种产生。由于ＥＤＬ的厚度是在纳米量级，它的电容也极其??大，在１０ｕＦ／ｃｍ２量级。因此，ＥＤＬ被作为一个电荷积累器件的重要概念来使用，??称之为电双层电容器（ＥＤＬＣ）或者电化学电容器＿。ＥＤＬＣ与锂离子电池的区??别在于，对于ＥＤＬＣ来说，离子不会嵌入电极中，因此，充放电速度要比锂离子??电池快很多，循环寿命也更长。如果ＥＤＬＣ的其中一个电极被半导体替代，其上??的电极以与固态电容器相类似的方式进行连接
高浓度的电解质更优。??栅极和电解质的界面也会形成一个ＥＤＬ，因此ＥＤＬ－ＦＥＴ的一个简单等效电??路由栅极、电解质、半导体以及栅压源构成如图１－３?（ａ）所示。电路包含了界面??电荷转移的阻抗和离子传导的阻抗。因为离子传导的电阻相对较小，栅压的绝大??部分加在了两个ＥＤＬ上。为了减少漏电流，除了通道以外，半导体、源电极和??漏电极通常用绝缘层保护起来（如图１－３?（ｂ）所示），这样可以减少半导体的通??道面积，使栅极的表面积比通道面积大得多，大部分的电压降落在半导体表面的??ＥＤＬ上。此外，因为这个原因，通常使用一个长的金属线或者大面积沉积的金??属膜作为栅极（如图１－３?（ｃ）所示）。如果半导体电阻足够高，薄膜电极可以直??接沉积在半导体上，只需与通道隔开即可（如图１－３?（ｃ）所示）。??⑶昭广Ｐｉ：嚷⑷？??ＪＺｒ￣?＼?／?Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ?ｌａｙｅｒ??７Ｐ?—?（￣＾?／?ＳＨｉＢｉｉ???ｍｂＪｍ?（－Ｐ）?０??Ｔ?Ｍｉ?／???－＾１?￣￣￣?Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ??］??图１．３?Ｕ）电双层场效应管的等效电路图。Ａｔ和分别表示半导体与电解质溶液的界面??以及栅极与电解质溶液的界面的法拉第阻抗。Ｃ和分别表示界面处的电容。??表示电解质的电阻。（ｂ）带有保护层的电双层场效应管的俯视图和前视图。（Ｃ）上??图为顶棚构型
本文编号：3501848
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