Contributors: Institut de Physique et Chimie des Matériaux de Strasbourg (IPCMS); Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Matériaux et Nanosciences Grand-Est (MNGE); Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut de Chimie - CNRS Chimie (INC-CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut de Chimie - CNRS Chimie (INC-CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Réseau nanophotonique et optique; Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS); Laboratoire Albert Fert (ex-UMPhy Unité mixte de physique CNRS/Thales); THALES France -Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS); Institut de Science des Matériaux de Mulhouse (IS2M); Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut de Chimie - CNRS Chimie (INC-CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Matériaux et Nanosciences Grand-Est (MNGE); Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut de Chimie - CNRS Chimie (INC-CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Réseau nanophotonique et optique; Service de physique de l'état condensé (SPEC - UMR3680); Institut Rayonnement Matière de Saclay (DRF) (IRAMIS); Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS); Laboratoire des Matériaux, Surfaces et Procédés pour la Catalyse (LMSPC); Institut de chimie et procédés pour l'énergie, l'environnement et la santé (ICPEES); Université de Strasbourg (UNISTRA)-Institut de Chimie - CNRS Chimie (INC-CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Matériaux et Nanosciences Grand-Est (MNGE); Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut de Chimie - CNRS Chimie (INC-CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Institut de Chimie - CNRS Chimie (INC-CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Matériaux et Nanosciences Grand-Est (MNGE); Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut de Chimie - CNRS Chimie (INC-CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS); ANR-19-CE09-0028,MIXES,Hétérostructures de van der Waals à dimensions mixtes pour l'électronique et la spintronique(2019); ANR-19-CE24-0022,COPIN,Détecteur plasmonique à nanoCristaux colloïdaux: une nouvelle filière pour l'OPtoélectronique INfrarouge(2019); ANR-19-CE24-0015,STEM2D,Emetteurs THz de type synchrotron à base de matériaux 2D ondulés(2019); ANR-19-GRF1-0001,SOgraphMEM,Spin Orbit functionalized GRAPHene for resistive-magnetic MEMories(2019); ANR-11-LABX-0058,NIE,Nanostructures en Interaction avec leur Environnement(2011); ANR-10-LABX-0035,Nano-Saclay,Paris-Saclay multidisciplinary Nano-Lab(2010); ANR-10-IDEX-0002,UNISTRA,Par-delà les frontières, l'Université de Strasbourg(2010); European Project: 785219,H2020,GrapheneCore2(2018); European Project: 881603,H2020,H2020-SGA-FET-GRAPHENE-2019, GrapheneCore3(2020)
نبذة مختصرة : Mixed-dimensional heterostructures formed by the stacking of 2D materials with nanostructures of distinct dimensionality constitute a new class of nanomaterials that offers multifunctionality that goes beyond those of single dimensional systems. An unexplored architecture of single electron transistor (SET) is developed that employs heterostructures made of nanoclusters (0D) grown on a 2D molybdenum disulfide (MoS2) channel. Combining the large Coulomb energy of the nanoclusters with the electronic capabilities of the 2D layer, the concept of 0D–2D vertical SET is unveiled. The MoS2 underneath serves both as a charge tunable channel interconnecting the electrode, and as bottom electrode for each v-SET cell. In addition, its atomic thickness makes it thinner than the Debye screening length, providing electric field transparency functionality that allows for an efficient electric back gate control of the nanoclusters charge state. The Coulomb diamond pattern characteristics of SET are reported, with specific doping dependent nonlinear features arising from the 0D/2D geometry that are elucidated by theoretical modeling. These results hold promise for multifunctional single electron device taking advantage of the versatility of the 2D materials library, with as example envisioned spintronics applications while coupling quantum dots to magnetic 2D material, or to ferroelectric layers for neuromorphic devices.
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