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.
References
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.
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
).© 2014 AIP Publishing LLC.
2014
AIP Publishing LLC
You do not currently have access to this content.