从2008年开始,研究者发现固液界面双电层 (EDL)效应能够有效诱导与调制1014 – 1015 cm-2 范围内的高载流子浓度,使得材料内电子、磁、光学和拓扑相变的操纵变得可行。研究结果表明EDL门控技术不仅可以塑造和设计可重构量子材料的特性,超越传统半导体器件的能力,而且还可以模仿人类大脑中突触开关的超低功耗器件概念。
令人振奋的是,EDL门控技术已经成为功能材料物性调控和器件物理研究的重要手段,诱导材料新奇物理特性和新的亚稳相,为引人入胜的EDL门控领域同时增加了复杂性和潜力。虽然潜在的应用是诱人的,但理解EDL门控过程的机制仍然需要进一步的探索。最初认为的纯静电场效应导致载流子注入的假设过于简单化,随后的研究已经明确EDL门控过程中由电化学相互作用驱动的离子运动具有普遍性和几乎不可避免性,尤其在驱动电压超过电解质击穿阈值时。
传统电解质门控EDL效应将离子的输运与载流子的生成结合起来,但仅在相对较高电压下才能实现对器件沟道材料物性的有效调控,而这必然引起沟道材料晶体或化学结构中不可预见的缺陷,从而导致器件性能的不可靠性。因此,一方面为实现小型化器件低功耗调控,另一方面为排除电化学反应在EDL门控过程中的影响研究其调控机制,开发低电压(特别是亚伏特区间)EDL门控电解质对于该领域研究具有重要的实际与理论意义。