Electrically tunable molecular doping of graphene

Abstract

Electrical tunability of molecular doping of graphene has been investigated using back-gated field effect transistors. Variation of the gate voltage from positive to negative values resulted in reduced p-type doping by NO2, which decreased below detection limit at −45 V. A reverse trend was observed for NH3, where its n-type doping increased with more negative gate voltage, becoming undetectable at 5 V. Our results indicate that adsorption induced molecular doping of graphene could not be detected when the Fermi level coincides with the adsorption induced defect states, which yields NO2 acceptor energy level of ∼320 meV below the Dirac point.

Влияние Адсорбции На Работу Выхода И Проводимость Углеродных Наноструктур: Противоречивость Экспериментальных Данных

“…В работе [16], где изучалось влияние адсорбции NO 2 и NH 3 на графеновые слои (3−4 монослоя) p-типа, помещенные на SiO 2 -подложку, при обработке экс-периментальных данных используется независимое от концентрации адсорбата значение подвижности носите-лей µ = 10.15 cm 2 /Vs, которое представляется необъяс-нимо низким. Действительно, полагая G ∼ 10 −3 −1 , φ ∼ 0.1 eV (что по порядку величины соответствует данным [16]) и l ∼ 3 ¦ [10][11][12], получим из соотноше-ния (3) значение µ ∼ 3000 сm 2 /Vs, что вполне удовле-творительно согласуется с результатом работы [13].…”

“…Действительно, полагая G ∼ 10 −3 −1 , φ ∼ 0.1 eV (что по порядку величины соответствует данным [16]) и l ∼ 3 ¦ [10][11][12], получим из соотноше-ния (3) значение µ ∼ 3000 сm 2 /Vs, что вполне удовле-творительно согласуется с результатом работы [13]. Нам представляется, что значение µ = 10.15 cm 2 /Vs в [16] возникает из-за некорректного пересчета эксперимен-тальных данных.…”

“…Там же, в частности, в качестве любопытного по мнению авторов факта, приведено то обстоятельство, что при совпадении энергии адсорбционного уровня ε a молекулы NO 2 с уровнем Ферми E F влияние адсор-бированных молекул оказалось невозможным обнару-жить [16]. Это, однако, неудивительно.…”

“…Подводя итоги, следует прежде всего подчеркнуть, что, несмотря на все отмеченные нами противоре-чия в интерпретации экспериментальных данных в ра-ботах [8,9,[14][15][16], бесспорным остается факт прямой пропорциональности изменений G и φ, вызванных адсорбцией, на чем и строится теория [6,7]. В работе [13] в связи с независимостью подвижности носителей от концентрации адчастиц предполагалось, что в случае однолистного графена заряженные примеси вообще не являются центрами рассеяния, а в качестве таковых вы-ступают рипплы, возникающие вследствие спонтанной гофрировки листа.…”

Porous Anatase TiO2 Thin Films for NH3 Vapour Sensing

“…Many inorganic, 3 organic, 4 composite 5 and novel materials 6,7 are being used for NH 3 sensors. Among these, semiconductor metal oxide gas sensors based on nanostructured materials are widely investigated because of their simplicity, easy production, low cost, compact size, high stability, etc.…”