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.

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
).
You do not currently have access to this content.