离子液体门控反铁磁莫特绝缘体 NiS$_2$ 单晶中电化学驱动的绝缘体-金属转变
材料科学
2022-01-04 v1 强关联电子
超导电性
摘要
受黄铁矿结构 CuS 中存在超导电性的启发，我们探索了在近邻反铁磁莫特绝缘体 NiS 中由离子液体门控诱导超导电性的可能性。在单晶表面正栅压条件下，观察到清晰的由门控诱导的从二维绝缘态到三维金属态的转变。然而，在最低测量温度 0.45 K 下未观察到超导电性的证据。基于输运、能量色散 X 射线光谱、X 射线光电子能谱、原子力显微镜及其他技术，我们推断出一种电化学门控机制，涉及 S:Ni 比（在数百 nm 尺度上）的显著下降，该机制兼具非易失性与不可逆性。这与黄铁矿 FeS 中可逆、易失、表面受限的静电门效应形成鲜明对比。我们将 NiS 与 FeS 在电化学与静电门控响应上的显著差异归因于 NiS 中远大于后者的 S 扩散系数，类似于具有不同氧空位扩散率的电解质门控氧化物中观察到的不同行为。另一方面，门控的不可逆性与缺乏大气 S 有关；这与理解较充分的氧化物情形形成对比，后者中大气 HO 的电解提供了氧储库。因此，这项对 NiS 的研究在先前未探索的极限下，为功能材料中的电解质门控机制提供了新见解。
引用
@article{arxiv.2201.00340,
title = {Electrochemically-driven insulator-metal transition in ionic-liquid-gated antiferromagnetic Mott-insulating NiS$_2$ single crystals},
author = {Sajna Hameed and Bryan Voigt and John Dewey and William Moore and Damjan Pelc and Bhaskar Das and Sami El-Khatib and Javier Garcia-Barriocanal and Bing Luo and Nick Seaton and Guichuan Yu and Chris Leighton and Martin Greven},
journal= {arXiv preprint arXiv:2201.00340},
year = {2022}
}
备注
4 figures, included supplement