Electron Doping of Ultrathin Black Phosphorus with Cu Adatoms

Nano Letters

Volumn 16, Issue 4, 2016, Pages 2145-2151

  Koenig, Steven P ^a,b,d   Doganov, Rostislav A ^a,b   Seixas, Leandro ^a,b,e   Carvalho, Alexandra ^a,b   Tan, Jun You ^a,b   Watanabe, Kenji ^c   Taniguchi, Takashi ^c   Yakovlev, Nikolai ^d   Castro Neto, Antonio H ^a,b   Özyilmaz, Barbaros ^a,b  

^a National University of Singapore   (Singapore)

^b NATIONAL UNIVERSITY OF SINGAPORE   (Singapore)

^c NATIONAL INSTITUTE FOR MATERIALS SCIENCE   (Japan)

^d AGENCY FOR SCIENCE   (Singapore)

^e MACKENZIE PRESBYTERIAN UNIVERSITY   (Brazil)

Author keywords

adatoms; black phosphorus; doping; inverter; Phosphorene; transistor

Indexed keywords

ADATOMS; CALCULATIONS; CRYSTAL IMPURITIES; DOPING (ADDITIVES); ELECTRIC INVERTERS; ENERGY GAP; GATE DIELECTRICS; THRESHOLD VOLTAGE; TRANSISTORS; TRANSITION METALS;

COMPLEMENTARY INVERTERS; FIELD-EFFECT DEVICES; FIRST-PRINCIPLES CALCULATION; HIGH CARRIER MOBILITY; INVERTER; LAYERED TRANSITION METAL DICHALCOGENIDES; PHOSPHORENE; TWO-DIMENSIONAL CRYSTALS;

PHOSPHORUS;

EID: 84964915464     PISSN: 15306984     EISSN: 15306992     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/acs.nanolett.5b03278     Document Type: Article

References (50)

1. Fiori, G.; Bonaccorso, F.; Iannaccone, G.; Palacios, T.; Neumaier, D.; Seabaugh, A.; Banerjee, S. K.; Colombo, L. Nat. Nanotechnol. 2014, 9 (10) 768-779 10.1038/nnano.2014.207
2. Koppens, F. H. L.; Mueller, T.; Avouris, P.; Ferrari, a. C.; Vitiello, M. S.; Polini, M. Nat. Nanotechnol. 2014, 9 (10) 780-793 10.1038/nnano.2014.215
3. Buscema, M.; Barkelid, M.; Zwiller, V.; van der Zant, H. S. J.; Steele, G. A.; Castellanos-Gomez, A. Nano Lett. 2013, 13 (2) 358-363 10.1021/nl303321g
4. Zhu, W.; Yogeesh, M. N.; Yang, S.; Aldave, S. H.; Kim, J.; Sonde, S. S.; Tao, L.; Lu, N.; Akinwande, D. Nano Lett. 2015, 15, 1883-1890 10.1021/nl5047329
5. Akinwande, D.; Petrone, N.; Hone, J. Nat. Commun. 2014, 5, 5678 10.1038/ncomms6678
6. Wang, Q. H.; Kalantar-Zadeh, K.; Kis, A.; Coleman, J. N.; Strano, M. S. Nat. Nanotechnol. 2012, 7 (11) 699-712 10.1038/nnano.2012.193
7. Butler, S. Z.; Hollen, S. M.; Cao, L.; Cui, Y.; Gupta, J. A.; Gutiérrez, H. R.; Heinz, T. F.; Hong, S. S.; Huang, J.; Ismach, A. F.; Johnston-Halperin, E.; Kuno, M.; Plashnitsa, V. V.; Robinson, R. D.; Ruoff, R. S.; Salahuddin, S.; Shan, J.; Shi, L.; Spencer, M. G.; Terrones, M.; Windl, W.; Goldberger, J. E. ACS Nano 2013, 7 (4) 2898-2926 10.1021/nn400280c
8. Das, S.; Chen, H.-Y.; Penumatcha, A. V.; Appenzeller, J. Nano Lett. 2013, 13 (1) 100-105 10.1021/nl303583v
9. Popov, I.; Seifert, G.; Tománek, D. Phys. Rev. Lett. 2012, 108 (15) 156802 10.1103/PhysRevLett.108.156802
10. Allain, A.; Kis, A. ACS Nano 2014, 8 (7) 7180-7185 10.1021/nn5021538
11. Suh, J.; Park, T.-E.; Lin, D.-Y.; Fu, D.; Park, J.; Jung, H. J.; Chen, Y.; Ko, C.; Jang, C.; Sun, Y.; Sinclair, R.; Chang, J.; Tongay, S.; Wu, J. Nano Lett. 2014, 14 (12) 6976-6982 10.1021/nl503251h
12. Li, L.; Yu, Y.; Ye, G. J.; Ge, Q.; Ou, X.; Wu, H.; Feng, D.; Chen, X. H.; Zhang, Y. Nat. Nanotechnol. 2014, 9 (5) 372-377 10.1038/nnano.2014.35
13. Koenig, S. P.; Doganov, R. A.; Schmidt, H.; Castro Neto, A. H.; Özyilmaz, B. Appl. Phys. Lett. 2014, 104 (10) 103106 10.1063/1.4868132
14. Liu, H.; Neal, A. T.; Zhu, Z.; Luo, Z.; Xu, X.; Tománek, D.; Ye, P. D. ACS Nano 2014, 8 (4) 4033-4041 10.1021/nn501226z
15. Castellanos-Gomez, A.; Vicarelli, L.; Prada, E.; Island, J. O.; Narasimha-Acharya, K. L.; Blanter, S. I.; Groenendijk, D. J.; Buscema, M.; Steele, G. A.; Alvarez, J. V.; Zandbergen, H. W.; Palacios, J. J.; van der Zant, H. S. J. 2D Mater. 2014, 1 (2) 025001 10.1088/2053-1583/1/2/025001
16. Xia, F.; Wang, H.; Jia, Y. Nat. Commun. 2014, 5, 4458 10.1038/ncomms5458
17. Churchill, H. O. H.; Jarillo-Herrero, P. Nat. Nanotechnol. 2014, 9 (5) 330-331 10.1038/nnano.2014.85
18. Kim, J.-S.; Liu, Y.; Zhu, W.; Kim, S.; Wu, D.; Tao, L.; Dodabalapur, A.; Lai, K.; Akinwande, D. Sci. Rep. 2015, 5, 8989 10.1038/srep08989
19. Hong, T.; Chamlagain, B.; Lin, W.; Chuang, H.-J.; Pan, M.; zhou, Z.; Xu, Y.-Q. Nanoscale 2014, 6, 8978-8983 10.1039/C4NR02164A
20. Wood, J. D.; Wells, S. A.; Jariwala, D.; Chen, K.-S.; Cho, E.; Sangwan, V. K.; Liu, X.; Lauhon, L. J.; Marks, T. J.; Hersam, M. C. Nano Lett. 2014, 14 (12) 6964-6970 10.1021/nl5032293
21. Doganov, R. A.; O'Farrell, E. C. T.; Koenig, S. P.; Yeo, Y.; Ziletti, A.; Carvalho, A.; Campbell, D. K.; Coker, D. F.; Watanabe, K.; Taniguchi, T.; Neto, A. H. C.; Özyilmaz, B. Nat. Commun. 2015, 6, 6647 10.1038/ncomms7647
22. Na, J.; Lee, Y. T.; Lim, J. A.; Hwang, D. K.; Kim, G.-T.; Choi, W. K.; Song, Y.-W. ACS Nano 2014, 8 (11) 11753-11762 10.1021/nn5052376
23. Avsar, A.; Vera-Marun, I. J.; Tan, J. Y.; Watanabe, K.; Taniguchi, T.; Castro Neto, A. H.; Özyilmaz, B. ACS Nano 2015, 9, 4138-4145 10.1021/acsnano.5b00289
24. Wang, H.; Wang, X.; Xia, F.; Wang, L.; Jiang, H.; Xia, Q.; Chin, M. L.; Dubey, M.; Han, S. Nano Lett. 2014, 14 (11) 6424-6429 10.1021/nl5029717
25. Haratipour, N.; Robbins, M. C.; Koester, S. J. IEEE Electron Device Lett. 2015, 36 (4) 411-413 10.1109/LED.2015.2407195
26. Xiang, D.; Han, C.; Wu, J.; Zhong, S.; Liu, Y.; Lin, J.; Zhang, X.-A.; Ping Hu, W.; Özyilmaz, B.; Neto, A. H. C.; Wee, A. T. S.; Chen, W. Nat. Commun. 2015, 6, 6485 10.1038/ncomms7485
27. Ziletti, A.; Carvalho, A.; Campbell, D. K.; Coker, D. F.; Castro Neto, A. H. Phys. Rev. Lett. 2015, 114 (4) 046801 10.1103/PhysRevLett.114.046801
28. Ziletti, A.; Carvalho, A.; Trevisanutto, P. E.; Campbell, D. K.; Coker, D. F.; Castro Neto, A. H. Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 2015, 91 (8) 085407 10.1103/PhysRevB.91.085407
29. Boukhvalov, D. W.; Rudenko, A. N.; Prishchenko, D. A.; Mazurenko, V. G.; Katsnelson, M. I. Phys. Chem. Chem. Phys. 2015, 17 (23) 15209-15217 10.1039/C5CP01901J
30. Hu, T.; Hong, J. J. Phys. Chem. C 2015, 119, 8199-8207 10.1021/acs.jpcc.5b01300
31. Kulish, V. V.; Malyi, O. I.; Persson, C.; Wu, P. Phys. Chem. Chem. Phys. 2015, 17, 992-1000 10.1039/C4CP03890H
32. Seixas, L.; Carvalho, A.; Castro Neto, A. H. Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 2015, 91 (15) 155138 10.1103/PhysRevB.91.155138
33. Sui, X.; Si, C.; Shao, B.; Zou, X.; Wu, J.; Gu, B.-L.; Duan, W. J. Phys. Chem. C 2015, 119, 10059-10063 10.1021/jp5129468
34. Hashmi, A.; Hong, J. J. Phys. Chem. C 2015, 119 (17) 9198-9204 10.1021/jp511574n
35. Hohenberg, P. Phys. Rev. 1964, 136 (3B) B864-B871 10.1103/PhysRev.136.B864
36. Kohn, W.; Sham, L. J. Phys. Rev. 1965, 140 (4A) A1133-A1138 10.1103/PhysRev.140.A1133
37. Soler, J. M.; Artacho, E.; Gale, J. D.; García, A.; Junquera, J.; Ordejón, P.; Sánchez-Portal, D. J. Phys.: Condens. Matter 2002, 14 (11) 2745-2779 10.1088/0953-8984/14/11/302
38. Padilha, J. E.; Fazzio, A.; da Silva, A. J. R. Phys. Rev. Lett. 2015, 114 (6) 066803 10.1103/PhysRevLett.114.066803
39. Kim, J.; Baik, S. S.; Ryu, S. H.; Sohn, Y.; Park, S.; Park, B.-G.; Denlinger, J.; Yi, Y.; Choi, H. J.; Kim, K. S. Science (Washington, DC, U. S.) 2015, 349 (6249) 723-726 10.1126/science.aaa6486
40. Tan, J. Y.; Avsar, A.; Balakrishnan, J.; Koon, G. K. W.; Taychatanapat, T.; O'Farrell, E. C. T.; Watanabe, K.; Taniguchi, T.; Eda, G.; Castro Neto, A. H.; Özyilmaz, B. Appl. Phys. Lett. 2014, 104 (18) 183504 10.1063/1.4872178
41. Castellanos-Gomez, A.; Buscema, M.; Molenaar, R.; Singh, V.; Janssen, L.; van der Zant, H. S. J.; Steele, G. A. 2D Mater. 2014, 1 (1) 011002 10.1088/2053-1583/1/1/011002
42. Doganov, R. A.; Koenig, S. P.; Yeo, Y.; Watanabe, K.; Taniguchi, T.; Özyilmaz, B. Appl. Phys. Lett. 2015, 106 (8) 083505 10.1063/1.4913419
43. Island, J. O.; Steele, G. A.; van der Zant, H. S. J.; Castellanos-Gomez, A. 2D Mater. 2015, 2 (1) 011002 10.1088/2053-1583/2/1/011002
44. Tosun, M.; Chuang, S.; Fang, H.; Sachid, A. B.; Hettick, M.; Lin, Y.; Zeng, Y.; Javey, A. ACS Nano 2014, 8 (5) 4948-4953 10.1021/nn5009929
45. Yu, L.; Zubair, A.; Santos, E. J. G.; Zhang, X.; Lin, Y.; Zhang, Y.; Palacios, T. Nano Lett. 2015, 15 (8) 4928-4934 10.1021/acs.nanolett.5b00668
46. Su, Y.; Kshirsagar, C. U.; Robbins, M. C.; Haratipour, N.; Koester, S. J. 2D Mater. 2016, 3, 011006 10.1088/2053-1583/3/1/011006
47. Troullier, N.; Martins, J. L. Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 1991, 43 (3) 1993-2006 10.1103/PhysRevB.43.1993
48. Monkhorst, H. J.; Pack, J. D. Phys. Rev. B 1976, 13 (12) 5188-5192 10.1103/PhysRevB.13.5188
49. Perdew, J. P.; Burke, K.; Ernzerhof, M. Phys. Rev. Lett. 1996, 77 (18) 3865-3868 10.1103/PhysRevLett.77.3865
50. Grimme, S. J. Comput. Chem. 2006, 27 (15) 1787-1799 10.1002/jcc.20495