We report modulation of the superconducting critical temperature (Tc) of ultrathin niobium diselenide (NbSe2) single crystals by gating an electric double-layer transistor. We realized reversible and irreversible changes of the Tc by adjusting the operating range of the voltage. The reversible and irreversible responses correspond to the electrostatic carrier doping and the electrochemical etching of the crystal, respectively. The results suggest that electric double-layer gating provides opportunities to control and functionalize collective electronic phenomena in two-dimensional crystals.
References
1.
K. S.
Novoselov
, D.
Jiang
, F.
Schedin
, T. J.
Booth
, V. V.
Khotkevich
, S. V.
Morozov
, and A. K.
Geim
, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A.
102
, 10451
(2005
).2.
T.
Ohta
, A.
Bostwick
, T.
Seyller
, K.
Horm
, and E.
Rotenberg
, Science
313
, 951
(2006
).3.
Y.
Zhang
, T.-R.
Chang
, B.
Zhou
, Y.-T.
Cui
, H.
Yan
, Z.
Liu
, F.
Schmitt
, J.
Lee
, R.
Moore
, Y.
Chen
, H.
Lin
, H.-T.
Jeng
, S.-K.
Mo
, Z.
Hussain
, A.
Bansil
, and Z.-X.
Shen
, Nat. Nanotechnol.
9
, 111
(2014
).4.
D.
Xiao
, G.-B.
Liu
, W.
Feng
, X.
Xu
, and W.
Yao
, Phys. Rev. Lett.
108
, 196802
(2012
).5.
X.
Xu
, W.
Yao
, D.
Xiao
, and T. F.
Heinz
, Nat. Phys.
10
, 343
(2014
).6.
P.
Goli
, J.
Khan
, D.
Wickramaratne
, R. K.
Lake
, and A. A.
Balandin
, Nano Lett.
12
, 5941
(2012
).7.
J.
Yang
, W.
Wang
, Y.
Liu
, H.
Du
, W.
Ning
, G.
Zheng
, C.
Jin
, Y.
Han
, N.
Wang
, Z.
Yang
, M.
Tian
, and Y.
Zhang
, Appl. Phys. Lett.
105
, 063109
(2014
).8.
M.
Yoshida
, Y. J.
Zhang
, J. T.
Ye
, R.
Suzuki
, Y.
Imai
, S.
Kimura
, A.
Fujiwara
, and Y.
Iwasa
, Sci. Rep.
4
, 7302
(2014
).9.
Y.
Yu
, F.
Yang
, X. F.
Lu
, Y. J.
Yan
, Y.-H.
Cho
, L.
Ma
, X.
Niu
, S.
Kim
, Y.-W.
Son
, D.
Feng
, S.
Li
, S.-W.
Cheong
, X. H.
Chen
, and Y.
Zhang
, Nat. Nanotechnol.
10
, 270
(2015
).10.
11.
R. F.
Frindt
, Phys. Rev. Lett.
28
, 299
(1972
).12.
N. E.
Staley
, J.
Wu
, P.
Eklund
, Y.
Liu
, L.
Li
, and Z.
Xu
, Phys. Rev. B
80
, 184505
(2009
).13.
M. S.
El-Bana
, D.
Wolverson
, S.
Russo
, G.
Balakrishnan
, D. M.
Paul
, and S. J.
Bending
, Supercond. Sci. Technol.
26
, 125020
(2013
).14.
Z. J.
Li
, B. F.
Gao
, J. L.
Zhao
, X. M.
Xie
, and M. H.
Jiang
, Supercond. Sci. Technol.
27
, 015004
(2014
).15.
X.
Xi
, L.
Zhao
, Z.
Wang
, H.
Berger
, L.
Forro
, J.
Shang
, and K. F.
Mak
, Nat. Nanotechnol.
10
, 765
(2015
).16.
Y.
Cao
, A.
Mishchenki
, G. L.
Yu
, E.
Khestanova
, A. P.
Rooney
, E.
Prestat
, A. V.
Kretinin
, P.
Blake
, M. B.
Shalom
, C.
Wods
, J.
Chapman
, G.
Balakrishnan
, I. V.
Grigorieva
, K. S.
Novoselov
, B. A.
Piot
, M.
Potemski
, K.
Watanabe
, T.
Taniguchi
, S. J.
Haigh
, A. K.
Geim
, and R. V.
Gorbachev
, Nano Lett.
15
, 4914
(2015
).17.
M. M.
Ugeda
, A. J.
Bradley
, Y.
Zhang
, S.
Onishi
, Y.
Chen
, W.
Ruan
, C.
Ojeda-Aristizabal
, H.
Ryu
, M. T.
Edmonds
, H.-Z.
Tsai
, A.
Riss
, S.-K.
Mo
, D.
Lee
, A.
Zettl
, Z.
Hussain
, Z.-X.
Shen
, and M. F.
Crommie
, Nat. Phys.
12
, 92
(2016
).18.
X.
Xi
, Z.
Wang
, W.
Zhao
, J.-H.
Park
, K. T.
Law
, H.
Berger
, L.
Forro
, J.
Shan
, and K. F.
Mak
, Nat. Phys.
12
, 139
(2016
).19.
A. W.
Tsen
, B.
Hunt
, Y. D.
Kim
, Z. J.
Yuan
, S.
Jia
, R. J.
Cava
, J.
Hone
, P.
Kim
, C. R.
Dean
, and A. N.
Pasupathy
, Nat. Phys.
12
, 208
(2016
).20.
D. B.
Haviland
, Y.
Liu
, and A. M.
Goldman
, Phys. Rev. Lett.
62
, 2180
(1989
).21.
R.
Misra
, M.
McCarthy
, and A. F.
Hebard
, Appl. Phys. Lett.
90
, 052905
(2007
).22.
M.
Weisheit
, S.
Fahler
, A.
Marty
, Y.
Souche
, C.
Poinsignon
, and D.
Givord
, Science
315
, 349
(2007
).23.
A. T.
Bollinger
, G.
Dubuis
, J.
Yoon
, D.
Pavuna
, J.
Misewich
, and I.
Bozovic
, Nature
472
, 458
(2011
).24.
X.
Leng
, J. G.
Barriocanal
, S.
Bose
, Y.
Lee
, and A. M.
Goldman
, Phys. Rev. Lett.
107
, 027001
(2011
).25.
M.
Nakano
, K.
Shibuya
, D.
Okuyama
, T.
Hatano
, S.
Ono
, M.
Kawasaki
, Y.
Iwasa
, and Y.
Tokura
, Nature
487
, 459
(2012
).26.
L. J.
Li
, E. C. T.
O'Farrell
, K. P.
Loh
, G.
Eda
, B.
Ozyilmaz
, and A. H.
Castro Neto
, Nature
529
, 185
(2016
).27.
H. T.
Yuan
, H.
Shimotani
, J. T.
Ye
, S.
Yoon
, H.
Aliah
, A.
Tsukazaki
, M.
Kawasaki
, and Y.
Iwasa
, J. Am. Chem. Soc.
132
, 18402
(2010
).28.
J.
Jeong
, N.
Aetukuri
, T.
Graf
, T. D.
Schladt
, M. G.
Samant
, and S. S. P.
Parkin
, Science
339
, 1402
(2013
).29.
W.
Shi
, J. T.
Ye
, Y. J.
Zhang
, R.
Suzuki
, M.
Yoshida
, J.
Miyazaki
, N.
Inoue
, Y.
Saito
, and Y.
Iwasa
, Sci. Rep.
5
, 12534
(2015
).30.
J.
Shiogai
, Y.
Ito
, T.
Mitsuhashi
, T.
Nojima
, and A.
Tsukazaki
, Nat. Phys.
12
, 42
(2016
).© 2016 Author(s).
2016
Author(s)
You do not currently have access to this content.
