A Bi2Se3 topological insulator field effect transistor is investigated by using ionic liquid as an electric double layer gating material, leading to a conductance modulation of 365% at room temperature. We discuss the role of charged impurities on the transport properties. The conductance modulation with gate bias is due to a change in the carrier concentration, whereas the temperature dependent conductance change is originated from a change in mobility. Large conductance modulation at room temperature along with the transparent optical properties makes topological insulators as an interesting (opto)electronic material.
REFERENCES
1.
A. A.
Taskin
, Z.
Ren
, S.
Sasaki
, K.
Segawa
, and Y.
Ando
, Phys. Rev. Lett.
107
, 016801
(2011
).2.
D.
Hsieh
, D.
Qian
, L.
Wray
, Y.
Xia
, Y. S.
Hor
, R. J.
Cava
, and M. Z.
Hasan
, Nature
452
, 970
(2008
).3.
D. S.
Kong
, J. C.
Randel
, H. L.
Peng
, J. J.
Cha
, S.
Meister
, K. J.
Lai
, Y. L.
Chen
, Z. X.
Shen
, H. C.
Manoharan
, and Y.
Cui
, Nano Lett.
10
, 329
(2010
).4.
T.
Zhang
, P.
Cheng
, X.
Chen
, J. F.
Jia
, X. C.
Ma
, K.
He
, L. L.
Wang
, H. J.
Zhang
, X.
Dai
, Z.
Fang
, X. C.
Xie
, and Q. K.
Xue
, Phys. Rev. Lett.
103
, 266803
(2009
).5.
F. X.
Xiu
, N.
Meyer
, X. F.
Kou
, L.
He
, M. R.
Lang
, Y.
Wang
, X. X.
Yu
, A. V.
Fedorov
, J.
Zou
, and K. L.
Wang
, Sci. Rep.
2
, 669
(2012
).6.
D. X.
Qu
, Y. S.
Hor
, J.
Xiong
, R. J.
Cava
, and N. P.
Ong
, Science
329
, 821
(2010
).7.
H. J.
Zhang
, C. X.
Liu
, X. L.
Qi
, X.
Dai
, Z.
Fang
, and S. C.
Zhang
, Nat. Phys.
5
, 438
(2009
).8.
B. J.
Kim
, H.
Jang
, S. K.
Lee
, B. H.
Hong
, J. H.
Ahn
, and J. H.
Cho
, Nano Lett.
10
, 3464
(2010
).9.
K.
Gopinadhan
, Y. J.
Shin
, and H.
Yang
, Appl. Phys. Lett.
101
, 223111
(2012
).10.
J.
Chen
, H. J.
Qin
, F.
Yang
, J.
Liu
, T.
Guan
, F. M.
Qu
, G. H.
Zhang
, J. R.
Shi
, X. C.
Xie
, C. L.
Yang
, K. H.
Wu
, Y. Q.
Li
, and L.
Lu
, Phys. Rev. Lett.
105
, 176602
(2010
).11.
X. Y.
He
, T.
Guan
, X. X.
Wang
, B. J.
Feng
, P.
Cheng
, L.
Chen
, Y. Q.
Li
, and K. H.
Wu
, Appl. Phys. Lett.
101
, 123111
(2012
).12.
J. G.
Checkelsky
, Y. S.
Hor
, R. J.
Cava
, and N. P.
Ong
, Phys. Rev. Lett.
106
, 196801
(2011
).13.
H.
Liu
and P. D.
Ye
, Appl. Phys. Lett.
99
, 052108
(2011
).14.
H.
Steinberg
, D. R.
Gardner
, Y. S.
Lee
, and P.
Jarillo-Herrero
, Nano Lett.
10
, 5032
(2010
).15.
N.
Bansal
, Y. S.
Kim
, M.
Brahlek
, E.
Edrey
, and S.
Oh
, Phys. Rev. Lett.
109
, 116804
(2012
).16.
S.
Ono
, S.
Seki
, R.
Hirahara
, Y.
Tominari
, and J.
Takeya
, Appl. Phys. Lett.
92
, 103313
(2008
).17.
J. H.
Cho
, J.
Lee
, Y.
Xia
, B.
Kim
, Y. Y.
He
, M. J.
Renn
, T. P.
Lodge
, and C. D.
Frisbie
, Nature Mater.
7
, 900
(2008
).18.
H. T.
Yuan
, H. W.
Liu
, H.
Shimotani
, H.
Guo
, M. W.
Chen
, Q. K.
Xue
, and Y.
Iwasa
, Nano Lett.
11
, 2601
(2011
).19.
J. H.
Choi
, S. W.
Lee
, J. P.
Kar
, S. N.
Das
, J.
Jeon
, K. J.
Moon
, T.
Il Lee
, U.
Jeong
, and J. M.
Myoung
, J. Mater. Chem.
20
, 7393
(2010
).20.
H. L.
Peng
, W. H.
Dang
, J.
Cao
, Y. L.
Chen
, W.
Wu
, W. S.
Zheng
, H.
Li
, Z. X.
Shen
, and Z. F.
Liu
, Nat. Chem.
4
, 281
(2012
).21.
L.
Dominici
, F.
Michelotti
, T. M.
Brown
, A.
Reale
, and A.
Di Carlo
, Opt. Express
17
, 10155
(2009
).22.
J.
Niu
, Y. J.
Shin
, Y.
Lee
, J. H.
Ahn
, and H.
Yang
, Appl. Phys. Lett.
100
, 061116
(2012
).23.
S. J.
Cho
, N. P.
Butch
, J.
Paglione
, and M. S.
Fuhrer
, Nano Lett.
11
, 1925
(2011
).24.
B. J.
Kim
, S. K.
Lee
, M. S.
Kang
, J. H.
Ahn
, and J. H.
Cho
, ACS Nano
6
, 8646
(2012
).25.
B.
Radisavljevic
and A.
Kis
, Nature Mater.
12
, 815
(2013
).26.
S.
Adam
, E. H.
Hwang
, and S.
Das Sarma
, Phys. Rev. B
85
, 235413
(2012
).27.
D.
Kim
, S.
Cho
, N. P.
Butch
, P.
Syers
, K.
Kirshenbaum
, S.
Adam
, J.
Paglione
, and M. S.
Fuhrer
, Nat. Phys.
8
, 459
(2012
).28.
S.
Adam
, E. H.
Hwang
, V. M.
Galitski
, and S.
Das Sarma
, Proc. Natl. Acad. Sci.
104
, 18392
(2007
).29.
J.
Martin
, N.
Akerman
, G.
Ulbricht
, T.
Lohmann
, J. H.
Smet
, K.
Von Klitzing
, and A.
Yacoby
, Nat. Phys.
4
, 144
(2008
).30.
R.
Eguchi
, M.
Senda
, E.
Uesugi
, H.
Goto
, T.
Kambe
, T.
Noji
, Y.
Koike
, A.
Fujiwara
, and Y.
Kubozono
, Appl. Phys. Lett.
102
, 103506
(2013
).31.
V. E.
Dorgan
, M. H.
Bae
, and E.
Pop
, Appl. Phys. Lett.
97
, 082112
(2010
).32.
W. J.
Zhu
, V.
Perebeinos
, M.
Freitag
, and P.
Avouris
, Phys. Rev. B
80
, 235402
(2009
).33.
X.
Du
, I.
Skachko
, A.
Barker
, and E. Y.
Andrei
, Nat. Nanotechnol.
3
, 491
(2008
).34.
D.
Culcer
, E. H.
Hwang
, T. D.
Stanescu
, and S.
Das Sarma
, Phys. Rev. B
82
, 155457
(2010
).35.
H. D.
Li
, Z. Y.
Wang
, X.
Kan
, X.
Guo
, H. T.
He
, Z.
Wang
, J. N.
Wang
, T. L.
Wong
, N.
Wang
, and M. H.
Xie
, New J. Phys.
12
, 103038
(2010
).36.
C.
Mann
, D.
West
, I.
Miotkowski
, Y. P.
Chen
, S. B.
Zhang
, and C. K.
Shih
, Nat. Commun.
4
, 2277
(2013
).37.
Y.
Xia
, J. H.
Cho
, J.
Lee
, P. P.
Ruden
, and C. D.
Frisbie
, Adv. Mater.
21
, 2174
(2009
).© 2013 AIP Publishing LLC.
2013
AIP Publishing LLC
You do not currently have access to this content.