二硫化钼摩擦离子电子学晶体管研究获进展

　　近日，中国科学院北京纳米能源与系统研究所孙其君和王中林研究团队基于摩擦电子学的原理，制备了一种新型的二硫化钼摩擦离子电子学晶体管 (triboiontronic transistor)，该器件通过工作在接触分离模式下的TENG产生的摩擦电势与离子调控的二硫化钼晶体管耦合，连接了摩擦电势调制特性以及离子调控的半导体特性。摩擦电势在离子凝胶和二硫化钼半导体界面处可诱导形成超高的双电层电容，可高效率调制沟道中载流子传输性能。不需要额外栅压，二硫化钼摩擦离子电子学晶体管可主动式操控，器件表现低的阈值 (75 um) 和陡峭的开关特性 (20 um/dec)。通过预设耦合与晶体管的摩擦电势的初始值，摩擦离子电子学晶体管可以操作在两个工作模式下，增强模式和耗尽模式，实现更高的电流开关比 (107) 以及超低的关态电流 (0.1 pA)。文章展示了二硫化钼摩擦离子电子学反相器，反相器对应增益 (8.3 V/mm)，并且具有较低的功耗以及优异的稳定性。这项工作展现了一个通过外部机械指令来高效率调制二维材料半导体器件以及逻辑电路的低功耗主动式以及普适的方法，在人机交互、电子皮肤、智能传感以及其他可穿戴器件等领域有巨大的应用前景。该研究成果以Triboiontronic Transistor of MoS2 为题发表于近期的《先进材料》(Adv. Mater., DOI: 10.1002/adma.201806905)上。