We demonstrate reversible carrier density control across the Dirac point (Δn ∼ 1013 cm−2) in epitaxial graphene on SiC (SiC/G) via high electrostatic potential gating with ions produced by corona discharge. The method is attractive for applications where graphene with a fixed carrier density is needed, such as quantum metrology, and more generally as a simple method of gating 2DEGs formed at semiconductor interfaces and in topological insulators.

1.
K.
Novoselov
,
A.
Geim
,
S.
Morozov
,
D.
Jiang
,
M.
Katsnelson
,
I.
Grigorieva
,
S.
Dubonos
, and
A.
Firsov
,
Nature
438
,
197
(
2005
).
2.
K. S.
Novoselov
,
V. I.
Fal'ko
,
L.
Colombo
,
P. R.
Gellert
,
M. G.
Schwab
, and
K.
Kim
,
Nature
490
,
192
(
2012
).
3.
C.
Virojanadara
,
M.
Syväjarvi
,
R.
Yakimova
,
L. I.
Johansson
,
A. A.
Zakharov
, and
T.
Balasubramanian
,
Phys. Rev. B
78
,
245403
(
2008
).
4.
Y.-M.
Lin
,
C.
Dimitrakopoulos
,
K. A.
Jenkins
,
D. B.
Farmer
,
H.-Y.
Chiu
,
A.
Grill
, and
P.
Avouris
,
Science
327
,
662
(
2010
).
5.
V.
Panchal
,
D.
Cox
,
R.
Yakimova
, and
O.
Kazakova
,
IEEE Trans. Magn.
49
,
97
(
2013
).
6.
T. J. B. M.
Janssen
,
A.
Tzalenchuk
,
S.
Lara-Avila
,
S.
Kubatkin
, and
V. I.
Fal'ko
,
Rep. Prog. Phys.
76
,
104501
(
2013
).
7.
T. J. B. M.
Janssen
,
J. M.
Williams
,
N. E.
Fletcher
,
R.
Goebel
,
A.
Tzalenchuk
,
R.
Yakimova
,
S.
Lara-Avila
,
S.
Kubatkin
, and
V. I.
Fal'ko
,
Metrologia
49
,
294
(
2012
).
8.
A.
Tzalenchuk
,
S.
Lara-Avila
,
K.
Cedergren
,
M.
Syväjärvi
,
R.
Yakimova
,
O.
Kazakova
,
T.
Janssen
,
K.
Moth-Poulsen
,
T.
Bjørnholm
,
S.
Kopylov
,
V.
Fal'ko
, and
S.
Kubatkin
,
Solid State Commun.
151
,
1094
(
2011
).
9.
T. J. B. M.
Janssen
,
N. E.
Fletcher
,
R.
Goebel
,
J. M.
Williams
,
A.
Tzalenchuk
,
R.
Yakimova
,
S.
Kubatkin
,
S.
Lara-Avila
, and
V. I.
Falko
,
New J. Phys.
13
,
093026
(
2011
).
10.
A.
Tzalenchuk
,
S.
Lara-Avila
,
A.
Kalaboukhov
,
S.
Paolillo
,
M.
Syväjärvi
,
R.
Yakimova
,
O.
Kazakova
,
T. J. B. M.
Janssen
,
V.
Fal'ko
, and
S.
Kubatkin
,
Nat. Nanotechnol.
5
,
186
(
2010
).
11.
S.
Kopylov
,
A.
Tzalenchuk
,
S.
Kubatkin
, and
V. I.
Fal'ko
,
Appl. Phys. Lett.
97
,
112109
(
2010
).
12.
T. J. B. M.
Janssen
,
A.
Tzalenchuk
,
R.
Yakimova
,
S.
Kubatkin
,
S.
Lara-Avila
,
S.
Kopylov
, and
V. I.
Fal'ko
,
Phys. Rev. B
83
,
233402
(
2011
).
13.
J. S.
Moon
,
D.
Curtis
,
S.
Bui
,
M.
Hu
,
D. K.
Gaskill
,
J. L.
Tedesco
,
P.
Asbeck
,
G. G.
Jernigan
,
B. L.
VanMil
,
R. L.
Myers-Ward
,
C. R.
Eddy
, Jr.
,
P. M.
Campbell
, and
X.
Weng
,
IEEE Electron Device Lett.
31
,
260
(
2010
).
14.
C.
Riedl
,
C.
Coletti
,
T.
Iwasaki
,
A.
Zakharov
, and
U.
Starke
,
Phys. Rev. Lett.
103
,
246804
(
2009
).
15.
E.
Pallecchi
,
M.
Ridene
,
D.
Kazazis
,
C.
Mathieu
,
F.
Schopfer
,
W.
Poirier
,
D.
Mailly
, and
A.
Ouerghi
,
Appl. Phys. Lett.
100
,
253109
(
2012
).
16.
D.
Waldmann
,
J.
Jobst
,
F.
Speck
,
T.
Seyller
,
M.
Krieger
, and
H. B.
Weber
,
Nat. Mater.
10
,
357
(
2011
).
17.
C.
Coletti
,
C.
Riedl
,
D. S.
Lee
,
B.
Krauss
,
L.
Patthey
,
K.
von Klitzing
,
J. H.
Smet
, and
U.
Starke
,
Phys. Rev. B
81
,
235401
(
2010
).
18.
S.
Lara-Avila
,
K.
Moth-Poulsen
,
R.
Yakimova
,
T.
Bjørnholm
,
V.
Fal'ko
,
A.
Tzalenchuk
, and
S.
Kubatkin
,
Adv. Mater.
23
,
878
(
2011
).
19.
L. B.
Loeb
,
Electrical Coronas, Their Basic Physical Mechanisms
(
University of California Press
,
Berkeley, Los Angeles
,
1965
).
20.
D.
Schroder
,
M.
Fung
,
R.
Verkuil
,
S.
Pandey
,
W.
Howland
, and
M.
Kleefstra
,
Solid-State Electron.
42
,
505
(
1998
).
21.
R.
Williams
and
M.
Woods
,
J. Appl. Phys.
44
,
1026
(
1973
).
22.
R.
Williams
and
A.
Willis
,
J. Appl. Phys.
39
,
3731
(
1968
).
23.
R. B.
Comizzoli
,
J. Electrochem. Soc.
134
,
424
(
1987
).
24.
M. M.
Shahin
,
J. Chem. Phys.
45
,
2600
(
1966
).
25.
M. M.
Shahin
,
Appl. Opt.
8
(
S1
),
106
(
1969
).
26.
T.
Yager
,
A.
Lartsev
,
S.
Mahashabde
,
S.
Charpentier
,
D.
Davidovikj
,
A.
Danilov
,
R.
Yakimova
,
V.
Panchal
,
O.
Kazakova
,
A.
Tzalenchuk
,
S.
Lara-Avila
, and
S.
Kubatkin
,
Nano Lett.
13
,
4217
(
2013
).
27.
J. H.
Park
,
D.
Hwang
,
J.
Lee
,
S.
Im
, and
E.
Kim
,
Thin Solid Films
515
,
4041
(
2007
).
28.
N. B.
Ukah
,
J.
Granstrom
,
R. R. Sanganna
Gari
,
G. M.
King
, and
S.
Guha
,
Appl. Phys. Lett.
99
,
243302
(
2011
).
You do not currently have access to this content.