二维MXene电化学晶体管

在过去二十年中，另一种基于导电聚合物的晶体管，称为有机电化学晶体管（ECT），被展示并得到了大量研究。有机ECT与FET的主要区别在于沟道掺杂的方式与程度：在FET中沟道仅通过偶极子进行表面掺杂，而有机ECT中沟道材料的混合离子-电子导电性实现了体相电化学掺杂。结果，有机ECT以速度为代价最大化电导调制。迄今为止，ECT一直基于导电聚合物，但在此我们展示MXenes——一类超越石墨烯的二维材料——具有混合离子-电子特性，能够实现电化学晶体管（ECTs）。我们表明，有机ECT的公式可应用于这些二维ECT并用于提取如迁移率等参数。这些MXene ECT具有高跨导值但低开关比。我们进一步表明，使用ECT测量的电导开关数据，结合其他原位非原位电化学测量，是将电导变化与氧化还原态变化关联起来的有力工具：据我们所知，这是针对MXene薄膜该重要关联的首次报道。MXene ECT具有许多未来可能性，我们认为其他具有带隙的二维材料也能与单一或异质结构二维材料形成ECT。二维ECT可从有机ECT领域汲取大量启发与理论工具，并有望大幅扩展超越导电聚合物ECT的晶体管能力，具有诸如极端耐热性、溶剂耐受性，以及高于导电聚合物的电子与离子电导率等附加特性。