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Black phosphorus quantum dot-based field-effect transistors with ambipolar characteristics

机译：具有双极性特性的基于黑磷量子点的场效应晶体管

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Semiconductor quantum dots have intriguing electronic and optical properties distinguished from bulk owing to quantum confinement effects. Among the two-dimensional materials, black phosphorus (BP) has generated enormous excitement due to its tunable direct band gap and high p-type semiconducting properties. We prepared BP quantum dots (BPQDs) by simple liquid exfoliation using distilled water and ethanol solution. Our structural data show the uniform distribution of circular BPQDs with the average lateral size of 4.08 +/- 0.66 nm and the height of 1.13 +/- 0.32 nm. We fabricated BPQD field-effect transistors (FETs) to investigate the electrical characteristics of BPQD-based devices and found that both hole and electron transport can be probed in the BPQD FETs. The BPQD FETs exhibited unprecedentedly ambipolar behavior with the mobility of 0.11 cm(2) V-1 s(1) for p type and 0.09 cm(2) V-1 s(1) for n type at 300 K. Our results provide the simple preparation methods to fabricate ambipolar BPQD FETs with the comparable hole and electron transport for large-area applications in solar cells and optoelectronic devices. (C) 2018 Elsevier B.V. All rights reserved.
机译：半导体量子点由于量子限制效应而具有不同于整体的引人入胜的电子和光学特性。在二维材料中，黑磷（BP）由于其可调节的直接带隙和高p型半导体特性而引起了极大的兴奋。我们使用蒸馏水和乙醇溶液通过简单的液体剥离来制备BP量子点（BPQD）。我们的结构数据显示圆形BPQD的均匀分布，平均横向尺寸为4.08 +/- 0.66 nm，高度为1.13 +/- 0.32 nm。我们制造了BPQD场效应晶体管（FET）以研究基于BPQD的器件的电气特性，并发现可以在BPQD FET中探测空穴和电子传输。 BPQD FET表现出前所未有的双极性行为，在300 K时，p型迁移率为0.11 cm（2）V-1 s（1），n型迁移率为0.09 cm（2）V-1 s（1）。我们的结果提供了简单的制备方法，以制造具有可比的空穴和电子传输能力的双极性BPQD FET，适用于太阳能电池和光电器件的大面积应用。 （C）2018 Elsevier B.V.保留所有权利。

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