On the ballistic transport in nanometer-scaled double-gate MOSFET
采用蒙特卡罗模拟研究了纳米双栅MOSFET的散射效应。在通道中的非平衡输运分析的帮助下，由电子所经历的散射的数量的光谱。我们表明，在漏端的弹道电子的数量，即使在通量方面，是不是唯一的相关特性的弹道输运。然后，即使所有电子不是弹道的，15 nm长沟道晶体管代中的驱动电流也应该非常接近在弹道极限中获得的值。此外，使导通电流恶化的大多数反向散射事件发生在沟道的第一半中，特别是在第一低场区域中。然而，在任何研究的情况下，即对于低于25 nm的沟道长度，沟道的第二半部分的贡献不能被认为是可忽略的。此外，随着沟道长度的减小，沟道的第二半的贡献趋于更重要。因此，在超短沟道晶体管中，提取本身确定驱动电流Ion的沟道区域变得非常困难。
2004-03-23 cond-mat.mes-hall
Two-Parameter Quasi-Ballistic Transport Model for Nanoscale Transistors
我们表明，通过增加只有两个拟合参数的纯弹道输运模型，我们可以准确地表征纳米MOSFET的电流-电压特性。该模型是弹道模型（J.Appl.Phys.76，4879（1994））的扩展，并且包括传输概率和漏极-沟道耦合电容器。后一个参数导致理论RON显著大于先前预测的RON。为了验证我们的模型，我们制作了不同沟道长度的n沟道MOSFET。我们显示这些参数的长度依赖性，以支持我们的设备的准弹道描述。
2018-08-30 cond-mat.mes-hall
Some Useful Relations for Analyzing Nanoscale MOSFETs Operating in the Linear Region
几个方程用于建模和表征纳米级场效应晶体管的线性区IV特性的推导。通过定义表观迁移率和弹道迁移率两个相关量，讨论了纳米尺度下载流子迁移率的含义。Matthiessen的规则的有效性有关的表观能力的弹道和扩散迁移率进行检查。在纳米场效应晶体管的分析和表征中出现的其他问题也进行了讨论。这些注释旨在将分析纳米级MOSFET线性区性能所需的一些关键方程集中在一起，并指出以前出版物中的一些错误。
2016-03-10 cond-mat.mes-hall
Creating quantum spin chains through edge reconstruction in pure graphene armchair nanoribbons towards ballistic spin transport
本研究通过边缘重构在扶手椅型石墨烯纳米带中实现海森堡反铁磁自旋链，并证明其支持弹道自旋输运，为量子自旋信息传递和自旋电子学提供新途径。
2022-03-27 cond-mat.mes-hall
From diffusive to ballistic transport in etched graphene constrictions and nanoribbons
石墨烯纳米带和收缩被设想为未来碳基纳米电子和自旋电子器件的基本组成部分。在纳米尺度下，这些器件中的电子效应在很大程度上取决于有源沟道的尺寸和边缘的性质。因此，控制这两个参数对于理解此类系统中的物理至关重要。本文从低温量子输运的角度综述了石墨烯纳米带的制备和收缩的研究进展。特别是，最近的进展，使用封装的石墨烯允许量子化电导和未来的实验对探索这些设备中的自旋效应。讨论了高质量样品中载流子不均匀性和对输运起关键作用的重要长度尺度的影响。
2017-06-29 cond-mat.mes-hall
Scaling Behaviors of Graphene Nanoribbon FETs: A Three Dimensional Quantum Simulation Study
采用原子基组非平衡格林函数输运方程和三维泊松方程自洽求解，研究了石墨烯纳米管（GNR）肖特基势垒场效应晶体管（SBFET）的标度行为.扶手椅边缘GNR通道与锯齿形CNT具有相似之处，但在横向方向上具有不同的几何形状和量子限制边界条件。结果表明，由于GNR的带隙与其宽度近似成反比，其I-V特性是双极性的，并且强烈依赖于GNR的宽度，这与最近的实验结果一致。多栅极几何结构提高了对短沟道效应的抗扰度，但在导通电流和导通电阻方面，它提供的改善比Si MOSFET要小。减少氧化物厚度对于改善晶体管性能比使用高k栅极绝缘体更有用。当沟道长度小于10 nm时，观察到最小漏电流的显著增加，因为小的有效质量促进了强的源漏隧穿。因此，GNRFET并不能保证扩展Si MOSFET的最终缩放极限。然而，GNR SBFET的固有开关速度比Si MOSFET快几倍，这可能导致有前途的高速电子应用，其中GNR SBFET的大泄漏较少受到关注。
2007-05-27 cond-mat.mes-hall
Effect of Edge Roughness on Electronic Transport in Graphene Nanoribbon Channel Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistors
报道了量子力学模拟结果，研究了石墨烯纳米晶金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）中边缘无序对输运的影响。边缘无序的添加显著降低了导通状态电流并增加了截止状态电流，并且在器件之间引入了广泛的可变性。这些效果会随着色带宽度的增加和边缘的平滑而减小。然而，带隙随着宽度的增加而减小，从而增加了带间隧穿介导的亚阈值漏电流，即使是完美的纳米带。这些结果表明，如果在制造过程中没有原子级精确的边缘控制，通过使用石墨烯来实现MOSFET性能增益将是困难的。
2007-12-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ballistic guided electrons against disorder in graphene nanoribbons
石墨烯纳米带（GNR）是石墨烯中电子的天然波导。然而，与微米尺寸的样品不同，在这些窄的石墨烯条带中，电导几乎被抑制，这主要是由于在合成或切割过程中产生的边缘无序的散射。规避这种效应的一种可能方法是定义一个内部波导，该波导将特定模式与边缘无序隔离，并允许弹道传导。在石墨烯中定义波导有几种建议;在这篇手稿中，我们考虑应变折叠和标量势，并数值评估这些建议对边缘和体积无序的性能。使用格林函数的方法，我们计算电导和锯齿形GNRs的局域态密度（LDOS）和这些不同的物理波导效应在这两种类型的障碍的性能进行表征。我们发现，由于存在的内部波导的GNR的电子电导的一般改善，与准弹道性能和鲁棒性对边缘紊乱的高原的出现。这些发现将应用于现代纳米技术并进行实验测试。
2022-08-01 cond-mat.mes-hall
Non-invasive nanoscale potentiometry and ballistic transport in epigraphene nanoribbons
提出一种高分辨率混合扫描探针技术，以 nm 和 $μ$V 分辨率绘制 epigraphene 纳米带的局部电阻与电化学势，揭示了其在室温环境下的微米级弹道输运现象。
2020-02-25 cond-mat.mes-hall
Thermosize voltage induced in a ballistic graphene nanoribbon junction
在温度梯度下，在由两种不同材料构成的结中感应热电电压。类似地，预期在由相同材料制成但具有不同尺寸的结（所谓的热尺寸结）中感应热尺寸电压。这是由于在具有不同尺寸的相同材料中的经典和/或量子尺寸效应的差异导致的塞贝克系数的不相似性的结果。文献中对热尺寸效应的研究主要是基于弛豫时间近似下的半经典模型或更简单的局域平衡模型，只讨论了非常一般的思想和结果，没有考虑量子输运方法和具体材料。为了使更现实的预测可能的实验验证，在这里，我们考虑弹道热尺寸结由窄和宽（$n$ - $w$）原始石墨烯纳米带与完美的扶手椅边缘，并计算电子的热尺寸电压的贡献，在室温下，通过使用Landauer形式主义。结果表明，半导体纳米带可以达到最大的热尺寸化电压，比金属纳米带的热尺寸化电压大一个数量级。在半导体的情况下，热尺寸电压形成了一个有限范围的选通条件的特征平台。我们证明，通过数值计算，每个温度差的诱导thermosize电压可以在mV/K的规模，这是足够高的实验测量。石墨烯纳米带由于其高且持久的热尺寸化电压值，预计将成为热尺寸化效应的器件应用的良好候选者。
2019-05-28 cond-mat.mes-hall
Impact of Source to Drain Tunneling on the Ballistic Performance of Ge, GaSb, and GeSn Nanowire p-MOSFETs
研究了纳米线p-MOSFET中材料选择和取向对限制源漏隧穿的影响。采用严格的弹道量子输运模拟方法对Si、Ge、GaSb和Ge0.96Sn0.04纳米线MOSFET进行了模拟。为了正确解释价带的非抛物线性和各向异性，使用k.p方法。对于每种材料，模拟了一组六个不同的传输/限制方向，以确定具有最高导通电流（ION）的方向。对于Ge，GaSb和GeSn [001]/110/-110取向的NWFET，与其他取向相比，显示出最佳的导通状态性能。我们的模拟结果表明，尽管在关断状态下具有比硅更高的SDT百分比，但GaSb [001]/110/-110 NWFET可以优于Si NWFET。我们进一步研究了掺杂在限制SDT中的作用，并证明了Ge和GeSn NWFET的导通状态性能可以通过减少源极/漏极（S/D）扩展区中的掺杂来改善。最后，我们分析了在[ [001]/110/-110]取向GaSb和GeSn NWFET中增加注入速度的影响，作为施加单轴压应力的结果，并且表明当在固定关断电流（IOFF）下与无应变NWFET相比时，单轴压应力由于关断状态SDT电流分量的增加而使导通状态性能恶化。
2019-12-29 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Engineering Nanowire n-MOSFETs at Lg < 8 nm
随着金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）沟道长度（Lg）被缩放到小于Lg<8 nm的长度，源极-漏极隧穿开始成为主要的性能限制因素。在这种情况下，可以使用较重的传输质量来限制源极-漏极（S-D）隧穿。以InAs和Si为例，它表明，不同的较重的传输质量可以使用应变和晶体取向工程。对Lg<8 nm的纳米线MOSFET在弹道散射和非相干散射下进行了全带扩展器件原子量子输运模拟。总之，较重的传输质量确实可以有利于改善超尺寸纳米线MOSFET中的导通状态电流。
2013-03-21 cond-mat.mes-hall
Modeling of Anisotropic Two-Dimensional Materials Monolayer HfS2 and Phosphorene MOSFETs
通过量子输运模拟研究了基于二维各向异性材料单层HfS2和磷烯的金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）的弹道输运特性。我们重点研究了沟道晶体取向和沟道长度缩放对器件性能的影响。特别是，简并导带（CB）谷在单层HfS2的作用进行了全面的分析。基准单层HfS2与磷烯MOSFET，我们预测，沟道取向对器件性能的影响是弱得多，在单层HfS2比磷烯由于单层HfS2的退化CB谷。我们的模拟还表明，在10 nm的沟道长度尺度，磷烯MOSFET优于单层HfS2 MOSFET的导通电流。然而，据观察，单层HfS2 MOSFET可以提供可比的，但有点退化，与磷烯MOSFET相比，在5 nm沟道长度的器件性能。
2015-05-17 cond-mat.mes-hall
Twin lead ballistic conductor based on nanoribbon edge transport
如果像石墨烯纳米管（GNR）这样的器件的四个角都连接到电流引线上，那么该器件就变成了一个量子结，两个电路可以通过它相互作用。我们从理论上研究了这样的系统的平稳电流。该模型的参数是纳米结构的4点能量依赖电导矩阵和电路中的经典电阻。电路中的两个偏置电压是所研究的系统的控制变量，而在设备的终端处的电化学电位是非平凡地依赖于电压。对于特殊情况下的线性响应政权的耦合量子经典设备的操作的解析公式推导和应用。对于更高的偏置电压的数值解。非平衡费米能级的影响被捕获使用递归算法，其中的电化学电位和电流之间的自洽性在几次迭代内达到。所开发的方法允许研究的情况下，从独立的电路强耦合的。对于所选择的模型的GNR具有高导电性的锯齿形边缘，我们确定的制度中，单个设备进行两个几乎独立的电流。
2017-10-31 cond-mat.mes-hall
Band-gap engineering and ballistic transport in corrugated graphene nanoribbons
我们在紧束缚$p$轨道模型的框架下计算了周期性波纹石墨烯纳米带的能带结构和电导。我们认为波纹结构的基础上，主机带扶手椅和锯齿形边缘和三种不同类型的波纹（扶手椅边缘，锯齿形边缘以及一个矩形的波纹）。我们证明，扶手椅主机带，根据不同类型的电子束，带隙或低速迷你带附近的电荷中性点出现。对于更高的能量，允许的布洛赫状态带变得由小阻带分开。相比之下，对于具有Z字形主机的波纹带，波纹既不引入带隙也不引入阻带（除了矩形波纹的情况）。根据有限波纹带的能带结构，分析了有限波纹带的电导。对于一个足够大的波纹数的电导如下相应的传播布洛赫状态的数量，并显示出明显的振荡，由于在波纹段的法布里-珀罗干涉。最后，我们证明了边缘无序强烈影响波纹带的电导。我们的研究结果表明，观察在波纹带中形成的迷你带将需要干净的，边缘无序的自由样品，特别是对于扶手椅主晶格的情况下。
2009-06-15 cond-mat.mes-hall
Simulation study of ballistic spin-MOSFET devices with ferromagnetic channels based on some Heusler and oxide compounds
新出现的材料从家庭的Heusler和复杂的氧化物表现出有限的带隙和铁磁行为的居里温度甚至比室温高得多。在这项工作中，使用半经典的顶部的势垒FET模型，我们探讨了自旋MOSFET，利用这种铁磁半导体作为沟道材料，除了铁磁源极/漏极接触的操作。这种器件可以保持沟道中注入电子的自旋极化，其损失限制了具有非铁磁沟道的传统自旋晶体管的操作。我们研究了四种材料系统的操作，这些材料系统目前被认为是一些最突出的已知铁磁半导体，三种Heusler型合金（Mn 2CoAl，CrVZrAl，CoVZrAl）和一种氧化物家族（NiFe 2 O 4）。我们用DFT计算的数据描述了它们的能带结构。我们调查在何种条件下，高自旋极化和显着的ION/IOFF比，两个基本要求的自旋MOSFET的操作，都实现。我们表明，这些特定的赫斯勒通道，在其散装形式，没有足够的带隙提供高离子/IOFF比，并具有小的磁导相比，国家的最先进的设备。然而，通过限制到几纳米的超窄尺寸，并通过设计它们的自旋相关接触电阻，它们可以证明是有前途的沟道材料，用于实现提供组合逻辑和存储器功能的自旋MOSFET晶体管器件。虽然本文中感兴趣的主要化合物是Mn 2CoAl，CrVZrAl，CoVZrAl和NiFe 2 O 4，但我们希望我们提供的见解也与其他类型的此类材料相关。
2018-03-05 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Spin-resolved ballistic transport in three-terminal Zigzag Graphene Nanoribbon Device
本研究通过紧束缚模型与非平衡格林函数方法，探究三终端锯齿形石墨烯纳米带器件的自旋极化弹道输运特性，发现塞曼场可诱导自旋选择输运与半金属行为，自旋电流可电调控且室温稳定，为栅控自旋电子器件提供了新思路。
2025-07-29 cond-mat.mes-hall
Crossover from Room-temperature Double-channel Ballistic Transport to Single-channel Ballistic Transport in Zigzag Graphene Nanoribbons
最近，已经明确证明，即使在室温下，锯齿形石墨烯纳米颗粒（GNR）也随着长度的增加而表现出从G 0到G 0/2的电导交叉（G 0 = 2 e2/h是电导的量子）[Baringhaus等人，Nature 506，349（2014）]。这样的结果令人困惑，因为以前的理论似乎都不符合实验观察。在这里，我们提出了一个模型来解释交叉从双通道到单通道弹道输运在曲折GNR。GNR边缘碳原子的sp3畸变在边缘原子上产生了较大的自旋-轨道耦合，增强了锯齿形GNR边缘态的自旋翻转散射。在充分的自旋翻转散射下，边缘态的波函数成为自旋向上和自旋向下分量的叠加。然后，两个边缘的耦合变得重要。这消除了锯齿形GNR中的边缘自由度，并导致电导随着长度的增加而从G 0演变为G 0/2。
2015-01-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Radio frequency signal detection by ballistic transport in Y-shaped graphene nanoribbons
我们报道了一种高频电信号探测器的制作和室温测量。该装置基于石墨烯中的弹道输运来检测高频信号。所观察到的响应在所考虑的功率范围（-40dBm-0dBm）内是线性的，并且表现出高达10伏/瓦的灵敏度。最后，该设备检测到高达50 GHz的信号，最大响应在10 GHz。该器件在频率响应方面优于任何先前报道的基于碳的探测器，并且在动态范围方面与现有技术的基于肖特基的探测器进行比较。
2012-03-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
From Coulomb Blockade to Resonant Transmission in a MoS2 Nanoribbon
我们已经在低温下测量了二硫化钼的纳米粒子，并观察到系统从多个小量子点串联的制度演变为整个纳米粒子作为单个量子点的制度。在较高的费米能量，通过无序诱导势阱的共振传输是显而易见的。我们的研究结果揭示了准弹道输运在材料中的长度尺度。
2013-12-13 cond-mat.mes-hall
Topological insulator Bi2Se3 thin films as an alternative channel material in MOSFETs
三维（3-D）拓扑绝缘体（TI）的特征在于存在金属表面态和体带隙。最近的理论和实验研究表明，在TI薄膜的表面态带中存在诱导能隙。能隙是由薄膜相对表面的导带（CB）和价带（VB）表面态相互作用的结果，其大小由薄膜厚度决定。这种间隙的形成可能会打开薄膜TI基金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）的可能性。在这里，我们探讨的性能的MOSFET的基础上TI薄膜，特别是Bi 2Se 3，使用量子弹道输运模拟与紧束缚哈密顿在原子轨道的基础上。我们的模拟表明，Bi 2Se 3 MOSFET将容易受到短沟道效应，由于Bi 2Se 3的高相对介电常数（~100），尽管其预期的良好的静电完整性固有的二维系统，并将有其他限制相比，硅基MOSFET。然而，Bi 2Se 3 MOSFET和可能的其他TI基MOSFET似乎提供了合理的性能，当与诸如自旋极化表面态的新颖TI特性相结合时，可能会提供新颖的器件机会。
2012-11-19 cond-mat.mes-hall
Local heat current flow in ballistic phonon transport of graphene nanoribbons
利用非平衡格林函数方法研究石墨烯纳米带弹道声子输运，发现边界散射产生原子尺度热涡旋和反向温度响应，缺陷可产生热涡旋但被平均，结果扩展至原子尺度弹道区域。
2024-07-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Atomistic Full-Band Simulations of Monolayer MoS2 Transistors
采用全带弹道量子输运模拟方法，利用密度泛函理论得到的原子紧束缚哈密顿量，研究了深尺度单层MoS2 n沟道金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）的输运性质.我们的模拟表明，单层MoS2 MOSFET可以提供接近理想的亚阈值斜率，并抑制漏致势垒降低（DIBL）和栅致漏漏极泄漏（GIDL）。然而，这些全频带模拟也表现出有限的带宽。这些弹道模拟还在与最低导带的能量的窄宽度相关联的输出特性中表现出负微分电阻（NDR），但是该NDR可以通过在MoS2中的散射而显著减小或消除。
2013-11-16 cond-mat.mes-hall
Shrinking limits of silicon MOSFET's: Numerical study of 10-nm-scale devices
我们已经进行了数值模拟的双栅弹道n-MOSFET的沟道长度的顺序为10 nm，包括量子隧穿沿沟道和通过栅极氧化层的影响。我们的分析包括一个完整的（二维）静电问题的自洽解决方案，考虑到电场渗透到重掺杂电极。结果表明，沟道长度小至8 nm的晶体管可以表现出高达4,000 mS/mm的电流或栅极调制的电流超过8个数量级，这取决于栅极氧化层厚度。这些特性使得该器件分别满足逻辑和存储器应用，尽管它们的栅极阈值电压对沟道长度的纳米级变化相当敏感。
1999-10-17 cond-mat.mes-hall
Exceptional ballistic transport in epitaxial graphene nanoribbons
在过去的十年里，石墨烯电子学推动了石墨烯科学的发展。主要目标是开发具有足够大的带隙的高迁移率半导体石墨烯以用于高性能应用。石墨烯带被认为是具有这些特性的半导体，然而，生产具有有用的带隙和高迁移率的带的努力取得了有限的成功。我们在这里表明，高质量的外延石墨烯纳米带40纳米宽，退火的边缘，侧壁SiC上生长的不是半导体，但单通道室温弹道导体的长度高达至少16微米。已经观察到对应于低于1欧姆的薄层电阻的超过一百万的迁移率，从而超过二维石墨烯3个数量级，并且超过完美石墨烯的理论预测10倍以上。石墨烯带表现为电子波导或量子点。我们发现，在这些带中的运输是由两个组件的基态横向波导模式，一个是弹道和温度无关，和第二热激活组件，似乎是弹道在室温下和绝缘在低温下。在室温下，两种组分的电阻随着长度的增加而突然增加，一种在160 nm的长度处，另一种在16微米处。这些性质似乎与电荷中性带中的最低能量量子态有关。由于外延石墨烯纳米带易于以数千计生产，因此它们的室温弹道输运性质也可用于先进的纳米电子学中。
2013-08-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Analytical Model of One-Dimensional Ballistic Schottky-Barrier Transistors
基于WKB近似，提出了一种新的具有肖特基势垒接触的类肖特基一维弹道晶体管漏电流解析模型。通过对Fermi-Dirac分布函数和传输概率的适当近似，得到了Landauer积分的解析解，克服了现有模型的局限性，并将其适用范围扩展到模拟应用所需的高偏置电压。传输和输出特性的模拟被发现是与亚10纳米CNTF的实验数据一致。
2017-08-30 cond-mat.mes-hall
Performance degradation of superlattice MOSFETs due to scattering in the contacts
理想的、完全相干的量子输运计算预测，超晶格MOSFET可以提供低于60 mV/dec至约39 mV/dec的陡峭亚阈值摆幅性能。然而，超晶格源中的高载流子密度表明，散射可能会显著降低理想器件性能。在NEMO 5中建立了一个多尺度量子输运模型，研究了超晶格MOSFET接触中电子散射和退相干的影响。该模型将通道中基于NEGF的量子弹道输运耦合到量子力学态密度占主导地位的储层，该储层通过与由漂移扩散输运确定的局部准费米能级的强散射来热化。模拟结果表明，散射增加了电子在名义上禁止的微型间隙中的传输，从而降低了亚阈值摆幅（S.S.）和ON/OFF DC电流比。这种退化随着散射率和散射主导区域的长度而变化。不同的超晶格MOSFET的设计进行了探讨，以减轻这种有害的散射的影响。具体地，将超晶格与沟道之间的间隔物区域从3.5nm缩短至0 nm改善了模拟的S. S.从51 mV/dec.到40 mV/dec.介绍
2016-09-23 cond-mat.mes-hall
Robust Majorana bound states in magnetic topological insulator nanoribbons with fragile chiral edge channels
该研究模拟约100 nm宽、带超导覆盖层的磁性拓扑绝缘体纳米带中的无序效应，证明 Majorana 束缚态比脆弱的弹道手性边缘通道更抗无序。
2024-01-23 cond-mat.mes-hall
p-i-n Tunnel FETs vs. n-i-n MOSFETs: Performance Comparison from Devices to Circuits
带-带隧穿晶体管由于具有<60 mV/dec的亚阈值斜率，与传统MOSFET相比具有一些性能优势。在本文中，碳纳米管被用作模型沟道材料，以解决我们认为将更普遍地应用于BTBT FET与MOSFET的问题。我们使用pz轨道紧束缚哈密顿量和非平衡格林函数（NEGF）形式主义严格处理耗散量子输运。在弹道和耗散情况下，p-i-n TFT和n-i-n MOSFET的器件级比较之前已经进行过。本文利用严格的数值模拟器研究了p-i-n型薄膜晶体管在超低功耗亚阈值逻辑电路中应用的可能性。结果表明，在亚阈值电路操作中，p-i-n TFT具有更好的DC特性，并且在iso-P_LEAKAGE、iso-VDD条件下可以提供约15倍的性能。由于p-i-n型TFT可以在比n-i-n型MOSFET更低的VDD下工作，因此它们可以在相同功率（P_OPERATION）下提供约3倍的性能。这导致在等延迟条件下约3x的能量减少。因此，p-i-n TFT更适合于亚阈值逻辑操作。
2010-01-28 cond-mat.mes-hall
Conductance quantization and transport gap in disordered graphene nanoribbons
我们数值研究了边缘和体无序对石墨烯纳米带电导的影响。我们计算的电导抑制由于本地化引起的边缘散射。我们发现，即使是弱的边缘粗糙度，电导步骤被抑制和输运间隙出现。这些间隙与纳米取向度宽度近似成反比。开/关电导比随纳米尺度长度呈指数增长。我们的研究结果对石墨烯在弹道纳米线中的使用施加了严重的限制。
2009-01-26 cond-mat.mes-hall
Spin-dependent ballistic transport properties and electronic structures of pristine and edge-doped zigzag silicene nanoribbons: large magnetoresistance
采用非平衡格林函数方法结合密度泛函理论研究了边缘掺杂锯齿型硅烯纳米带（ZSiNR）的电子结构和电导.双探针系统的ZSiNR在铁磁和反铁磁状态被认为是。掺杂效应的元素从第III和V族，在一个平行或反平行的两个电极的磁性配置，进行了讨论。打开和关闭外部磁场，我们可以将金属铁磁ZSiNR转换为绝缘反铁磁ZSiNR。在铁磁状态下，偶数或奇数宽度的ZSiNR表现出截然不同的磁阻。在奇数宽度边缘掺杂的ZSiNR中，与原始ZSiNR相比，发生大的磁阻。在宽度均匀的ZSiNR中情况相反。这些现象是由反平行结构中电导的剧烈变化引起的。
2014-08-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetic field induced helical mode and topological transitions in a quasi-ballistic topological insulator nanoribbon with circumferentially quantized surface state sub-bands
拓扑绝缘体（TI）纳米线（NW）的核心是绝缘的，二维自旋螺旋狄拉克费米子拓扑表面态（TSS）被周向量子化为一系列一维子带，具有新颖的拓扑物理和应用前景。通过芯部的轴向磁通量（Φ）驱动表面子带中的周期性拓扑转变，从具有整数倍带隙的狄拉克点（DP）的全部双简并转变为具有整数倍带隙的狄拉克点（DP）。（包括零）通量量子（Φ $_0$ = h/e，其中h是普朗克常量，e是电子电荷），以包含拓扑保护的，在半整数通量量子处具有恢复DP的非简并1D自旋螺旋模式。预测所得到的磁导表现出Aharonov-Bohm振荡（ABO），其最大值交替地发生在半整数或整数通量量子处（称为π-ABO或0-ABO），这取决于费米波矢量（k $_F$，周期为2π/C，C为NW周长）。在这里，我们报告了在Bi $_2$ Te $_3$ TI纳米晶体中0-ABO和π-ABO之间的这种k $_F$ -周期性交替的清楚观察（NR，矩形横截面NW）场效应器件，其在~2 μm上表现出准弹道输运（如长度无关电导，ABO振幅随温度（T）升高呈指数衰减，以及所提取的相位相干长度的1/T依赖性）。在半通量量子和零通量量子下，作为栅极电压的函数的电导也表现出明显的反相关振荡，其周期为k $_F$（周期为2π/C，当C包围费米波长2π/k $_F$的整数倍时等效），与周向量子化的表面子带一致。我们还提取了最小的费米能量和动量TSS出现的体价…
2015-03-02 cond-mat.mes-hall
Electron and phonon transport in twisted graphene nanoribbons
我们从理论上研究了石墨烯纳米带在扭转变形下的电学、热学和热电输运性质。建模遵循非平衡格林函数的方法在弹道输运制度，通过\textit{ab-initio}密度泛函理论和经验原子间势，分别描述的电气和声子性质。我们考虑两种不同类型的变形，一个连续的扭曲的一个给定的角度施加到纳米，和两个连续的扭曲施加在相反的角度方向。从空间分辨电子本征通道、极化相关声子传输和热电优值等方面对数值结果进行了分析。
2017-04-24 cond-mat.mes-hall
Improved Performance of Tunneling FET Based on Hetero Graphene Nanoribbons
提出了一种基于扶手椅型石墨烯纳米带的异质结隧穿场效应晶体管，并采用基于三维实空间非平衡格林函数的弹道量子输运模拟方法对其进行了研究。通过使用低带隙纳米带作为源极/漏极材料，异质结构显示出更好的性能，包括与同质结构相比更高的导通电流、更低的截止电流和改善的陡峭亚阈值摆动。器件性能与源漏掺杂浓度有很大关系。高掺杂密度导致源极中的密度态减少，并降低器件性能。
2013-12-12 cond-mat.mes-hall
A Backscattering Model Incorporating the Effective Carrier Temperature in Nano MOSFET
在这项工作中，我们提出了一个通道背散射模型，其中考虑到在通道中的势能势垒的顶部增加的载流子温度。该模型代表了由相同的作者，其中强调的重要性，考虑部分之间的源接触和顶部的潜在的能量势垒的通道的部分弹道输运以前的模型的扩展。载流子温度的升高正是由于高饱和电流引起的源极接触和势垒顶部之间的能量耗散。为了支持我们的讨论，精确的2D全带Monte Carlo器件模拟与量子校正已经在不同的几何形状（栅极长度低至10 nm），偏置和晶格温度的双栅nMOSFET进行。包括有效载流子温度是特别重要的，以适当地对待高反转制度，以前的背散射模型通常失败。
2011-04-15 cond-mat.mes-hall
High-Frequency Properties of a Graphene Nanoribbon Field-Effect Transistor
我们提出了一个石墨烯纳米晶体管场效应晶体管（GNR-FET）的分析器件模型。所考虑的GNR-FET基于异质结构，该异质结构由覆盖在高导电衬底（背栅）和控制直流和交流源漏电流的顶栅之间的纳米带阵列组成。使用开发的模型，我们推导出明确的分析公式GNR-FET作为信号频率的函数，电子的碰撞频率，和顶栅长度。从弹道和强烈的碰撞电子输运的过渡被认为是。
2008-07-28 cond-mat.mes-hall
Accurate six-band nearest-neighbor tight-binding model for the pi-bands of bulk graphene and graphene nanoribbons
扶手椅型石墨烯纳米带（AGNRs）的π带的精确建模需要正确地再现块状石墨烯带中的不对称性，以及提供边缘原子的氢钝化的现实模型。常用的单pz轨道方法在这两个方面都失败了。为了克服这些失败，我们引入了一个最近邻，每个原子三个轨道的p/d紧束缚模型的石墨烯。该模型的参数是适合的第一性原理密度泛函理论（DFT）为基础的计算，以及那些基于多体格林函数和屏蔽交换（GW）形式主义，给出良好的协议与从头计算AGNR带。我们采用这个模型来计算的AGNR MOSFET的电流-电压特性和粗糙边缘AGNR的电导，发现与单pz模型显着差异。这些结果表明，一个准确的能带结构模型是至关重要的石墨烯基纳米器件的性能预测。
2011-02-08 cond-mat.mes-hall
Scalability of Atomic-Thin-Body (ATB) Transistors Based on Graphene Nanoribbons
本文给出了原子薄体场效应晶体管静电势的一般解。从解析模型中提取有效静电缩放长度λeff，其不能像传统的SOI-MOSFET那样由最低阶本征模近似。提出了依赖于几何参数的缩放长度的经验公式。研究表明，即使对于厚的SiO2背氧化层，也可以通过更薄的顶部氧化层厚度（并且在一定程度上使用高k电介质）有效地提高λeff。然后，该模型应用于自洽模拟石墨烯纳米晶体管（GNR）肖特基势垒场效应晶体管（SB-FET）在弹道极限。在GNR SB-FET的情况下，对于大的λeff，缩放受到传统静电短沟道效应（SCE）的限制。另一方面，对于小的λeff，缩放受到直接源极到漏极隧穿的限制。在GNR SB-FET中，低于100 mV/dec的亚阈值摆幅在低于10 nm的栅极长度下仍然是可能的。
2010-04-30 cond-mat.mes-hall
Spin-valve Effect in Nanoscale Si-based Devices
基于硅（Si）的自旋MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）被认为是利用半导体器件中的自旋自由度的低功耗电子器件的构建块。本文综述了纳米硅基自旋阀器件中自旋输运的最新研究成果，这对实现纳米自旋MOSFET具有重要意义。我们的研究结果表明，弹道输运在获得高自旋相关的输出电压的纳米硅自旋阀器件的重要性。
2018-12-26 cond-mat.mes-hall
Quantum transport in the cylindrical nanosize silicon-based MOSFET
建立了一个模型，详细研究了流过具有封闭栅电极的圆柱形纳米尺寸MOSFET的电流。横向电荷输运的量子力学特征由Wigner分布函数描述，该分布函数明确地处理由于声学声子和受主杂质引起的电子散射。进行了数值模拟，以获得一组不同的沟道长度的I-V特性。结果表明，包括碰撞项的数值模拟是很重要的源极-漏极电压的低值。计算结果进一步表明，散射导致沟道中电子密度的增加，从而消除了I-V特性中的阈值扭结。的电子相空间分布的分析表明，散射不阻止电子作为一个狭窄的流流过通道，弹道和扩散运输的功能可以同时观察到。
2000-04-02 cond-mat.mes-hall
Performance Analysis of Strained Monolayer MoS$_{2}$ MOSFET
我们提出了一个计算研究的影响拉伸/压缩单轴（$\varepsilon_{xx}$）和双轴（$\varepsilon_{xx}=\varepsilon_{yy}$）应变单层MOS $_{2}$ NMOS和PMOS FET。利用密度泛函理论（DFT）评估了能带结构、载流子有效质量和通道多带汉密尔顿等材料性质。使用这些参数，非平衡格林函数（NEGF）形式下的自洽泊松薛定谔解进行模拟MOS器件特性。1.75发现$%$单轴拉伸应变为NMOSFET提供较小（6 $%$）的导通电流改善，而发现相同量的双轴拉伸应变将PMOSFET的导通电流显著改善2-3倍。然而，压缩应变降低NMOS和PMOS器件性能。同时还观察到，只有当沟道材料本质上变成间接带隙时，PMOSFET的性能才能得到改善。我们进一步研究了性能退化的准弹道长通道制度，使用投影电流的方法。
2013-07-09 cond-mat.mes-hall
Pocket doping method on Improving the Performance of Graphene Nanoribbons Tunneling FET
采用基于三维实空间非平衡格林函数的弹道量子输运方法，对扶手椅型石墨烯纳米带隧穿场效应晶体管进行了研究。通过在源极附近引入口袋掺杂区，GNRs TFET的性能得到了改善，与传统的隧道FET相比，GNRs TFET具有更大的导通电流和更陡的亚阈值摆幅。研究还发现，口袋区域引入了两个有趣的功能。通过增加袋长度，可以有效地抑制双极性。此外，由于谐振，在负栅极电压下存在负跨导。
2013-12-12 cond-mat.mes-hall
Addressing electron spins embedded in metallic graphene nanoribbons
自旋托管石墨烯纳米结构是用于基本量子自旋电子器件的有前途的无金属系统。传统上，通过电子带隙保护自旋不被淬灭，这也阻碍了电子进入它们的量子态。在这里，我们提出了一个狭窄的石墨烯纳米取向取代掺杂硼杂原子，结合了金属字符与本地自旋1/2状态的存在下，在其内部。在Au（111）衬底上通过表面合成制备了该带。通过带之间的尖端和样品的扫描隧道显微镜悬浮运输测量揭示了它们的弹道行为，金属纳米线的特性。电导谱显示了近藤共振和非弹性隧穿激发形式的局域自旋态的指纹。密度泛函理论合理化了由于硼原子引起的价带的部分减少而导致的石墨烯纳米颗粒的金属特性。转移的电荷在硼原子周围建立局部磁矩。自旋宿主态和价带波函数的正交对称性保护它们不被混合，保持自旋态局域化。将弹道输运和自旋定位到单个石墨烯纳米颗粒中的组合提供了在真实器件架构中电子寻址和控制碳自旋的前景。
2022-06-15 cond-mat.mes-hall
Unambiguous Simulation of Diffusive Charge Transport in Disordered Nanoribbons
针对无序二维系统扩散输运区间难以数值观测的问题，本文采用新型线性标度时间分辨方法，成功实现直流输运特性推导及弹道、扩散、局域化三种输运区间的观测。
2024-09-18 cond-mat.mes-hall
Shot noise suppression in multimode ballistic Fermi conductors
本文导出了描述源、漏电极与费米电子气连接的多模弹道沟道中电流噪声的一般公式。特别是（在$eV\gg k_{B}T$），该表达式描述了非平衡“散粒”噪声，这可能是由费米相关性和空间电荷屏蔽抑制。一般公式已被应用到2D纳米级，弹道MOSFET的近似模型。在大的负栅极电压下，当沟道中的电子密度小时，散粒噪声谱密度$S_{I}(0)$接近肖特基值$2eI$，其中$I$是平均电流。然而，在正栅极电压下，当沟道中的最大势能低于电子源的费米能级时，噪声可以比肖特基值小至少一个数量级，这主要是由于费米效应。
1998-12-12 cond-mat.mes-hall
Role of Phonon Scattering in Graphene Nanoribbon Transistors: Non-Equilibrium Green's Function Method with Real Space Approach
为了提高计算效率，模式空间方法在NEGF中被用来处理声子散射。在这里，我们在真实空间中进行更严格的量子输运模拟，以考虑带间散射。我们展示了通过改变沟道长度在石墨烯纳米晶体管中从弹道到耗散输运的无缝过渡。我们发现声学声子（AP）散射是占主导地位的散射机制内的相关范围内的电压偏置。光学声子散射仅在施加大的栅极电压时才是显著的。在一个较长的通道设备，AP散射的直流电流的贡献变得更加显着。
2011-04-08 cond-mat.mes-hall
MoS2 Nanoribbon Transistors: Transition from Depletion-mode to Enhancement-mode by Channel Width Trimming
研究了背栅MoS2金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）沟道宽度从2 μm到60 nm的缩放。我们发现，沟道电导与沟道宽度呈线性关系，这表明宽度低至60 nm的MoS 2纳米带（由等离子体干蚀刻定义）没有明显的边缘损伤。然而，这些晶体管在小于200 nm的窄沟道宽度下显示出强的正阈值电压（VT）偏移。我们的研究结果还表明，具有较薄的沟道厚度的晶体管具有较大的VT偏移与宽度缩放。在6 nm厚的MoS2晶体上制作的器件经历了从耗尽模式到增强模式的转变。
2012-06-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A Symmetric Unified Transport and Charge Model for Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor from Diffusive to Ballistic Regimes
Synopsys（新思科技）
提出一种对称统一输运紧凑模型，通过高场散射长度统一漂移-扩散与弹道输运，并引入量子电容和沟道电荷模型，准确描述从扩散到弹道极限的电流和电容行为。
2026-05-25 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Pseudo-ballistic transport in 3D topological insulator quantum wires
研究了无序三维拓扑绝缘体量子线中的量子电导涨落。实验和理论都揭示了介观导体中一种新的输运机制，即伪弹道输运，其弹道性质持续超过输运平均自由程，具有扩散输运的特征。由于准1D表面模式，其导致非通用电导波动，如在长且窄的Bi $_2$ Se $_3$纳米带中所观察到的。量子线中的自旋螺旋狄拉克费米子由于强的量子限制和弱的动量散射而在异常宽的能量范围内保持伪弹道性质。
2015-04-29 cond-mat.mes-hall
Simulation of phonon-assisted band-to-band tunneling in carbon nanotube field-effect transistors
采用考虑电子-声子散射的非平衡格林函数方法，模拟了碳纳米管金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）中的电子输运。对于MOSFET，双极传导通过声子辅助的带-带（Landau-Zener）隧穿来解释。在弹道的情况下相比，我们表明，声子散射的双极导电的发病转移到更积极的栅极电压（从而增加了关闭电流）。结果表明，尽管存在声子散射的影响，双极电导的亚阈值摆幅仍可达到40mV/decade。
2005-10-05 cond-mat.mes-hall
Shot Noise Probing of Magnetic Ordering in Zigzag Graphene Nanoribbons
电荷电流的非平衡时变波动最近成为一种灵敏的实验工具，通过由附着的金属电极引入到清洁的宽和短石墨烯条带中的倏逝波函数来探测弹道输运。我们证明，这种“伪扩散”散粒噪声可以在锯齿形石墨烯纳米颗粒（ZGNR）由于其边缘的拓扑结构，负责本地化的状态，促进铁磁有序沿边缘库仑相互作用时，考虑到大幅修改。因此，注入ZGNR的非极化电荷电流的散粒噪声增强，以及自旋极化电荷电流的更敏感性，将充当这种低维磁性的全电和边缘敏感探针。
2009-06-01 cond-mat.mes-hall
Negative Differential Resistance and Steep Switching in Chevron Graphene Nanoribbon Field Effect Transistors
基于非平衡格林函数理论的弹道量子输运计算表明，由人字形石墨烯纳米带（CGNR）制成的场效应晶体管器件在室温下可以表现出峰谷比超过4800的负微分电阻，以及6 mV/decade的陡斜率开关，子阈值摆幅超过五个数量级，导通电流为88 $μ$ A/$μ$ m.这是通过这些带的超晶格状结构实现的，这些带具有大的周期性单位晶胞，其具有不同有效带隙的区域，导致导带边缘上方的态密度中的能带和带隙。在我们提出的设备中使用的CGNR带先前已经制造了自下而上的化学合成技术，并可以被纳入一个实验上可实现的结构。
2017-03-17 cond-mat.mes-hall
Time-dependent transport in graphene nanoribbons
我们从理论上研究了金属石墨烯纳米带在突然开启偏置电压$V$后随时间变化的弹道输运。该带被分成三个不同的区域，即两个半无限石墨烯引线和长度为$L$的中心部分，在该中心部分上，偏压线性下降，并且在该中心部分处计算电流。我们表明，在早期的瞬态时间的系统表现得像一个石墨烯散装的影响下，一个均匀的电场$E=V/L$。在未掺杂的系统中，电流不随时间线性增长，而是显著地达到具有直流电导率$σ_{1}=πe^{2}/2h$的临时平台，这与二维石墨烯的最小电导率一致。在$L/v_{F}$（$v_{F}$是费米速度）级的时间之后，电流离开第一平台并在其最终稳态值处饱和，具有有限宽度的金属纳米带的典型电导率$σ_{2}=2e^{2}/h$。
2009-11-23 cond-mat.mes-hall
The role of atomic vacancies and boundary conditions on ballistic thermal transport in graphene nanoribbons
研究了在存在单原子空位和不同边界条件下扶手椅和锯齿形石墨烯纳米带中的量子热输运。我们开始与声子极化和能量色散的第五近邻力常数模型（5 NNFCM）和弹性理论的连续膜（ETCM）给出了一个完整的比较。对于自由边缘带，我们讨论了一个额外的声学边缘局部弯曲模式，称为第四声学分支（4 ZA），它有一个小的间隙时，它是由5 NNFCM获得的行为。然后，我们表明，与折叠的边缘带具有样品尺寸依赖的能隙的声子谱，这是特别大的面内模式。无论计算方法和边界条件如何，低能光学声子模的能隙与带宽W的关系对于面内模为1/W，对于面外模为1/W $^2$.利用5 NNFCM，通过非平衡格林函数技术得到了弹道热导及其各声子模的贡献。我们发现，虽然边缘和中心局域单原子空位不影响低能量的面内声子模式的传输功能，他们大大减少了弯曲模式的贡献。另一方面，面内模式的贡献是强烈依赖于边界条件，并在低温下，可以大大减少在边缘弯曲的样品。这些发现可以打开一条途径来设计基于石墨烯的设备，其中可以区分极化声子的相对贡献并调整纳米尺度上的热传输。
2014-07-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
