Current-voltage characteristics of graphene devices: interplay between Zener-Klein tunneling and defects
我们报告了一个理论/实验研究的电流-电压特性（I-V）的石墨烯器件附近的狄拉克点。I-V可以用幂律（I \propto V^α，其中1< α<= 1.5）来描述。当迁移率较低时，指数较高。这种超线性的I-V解释在Zener-Klein运输，即不同能带之间的隧道，和缺陷散射之间的相互作用。令人惊讶的是，Zener-Klein隧穿通过缺陷的存在而变得可见。
2010-03-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Radius-Voltage Relation of Graphene Bubbles Controlled by Gate Voltage
衬底上的石墨烯可以形成气泡上升到片材上方。在某些情况下，气泡是一个完美的球面冠，其半径可以通过外部电场来调节。在这篇文章中，我们从理论上研究了球形气泡的半径与电压的关系。计算结果与最近通过施加栅极电压控制的石墨烯气泡的实验吻合良好[Appl. Phys. Lett. 99，093103（2011）]。
2013-12-06 cond-mat.mes-hall
Voltage gated inter-cation selective ion channels from graphene nanopores
生物蛋白质离子通道具有选择性控制离子流的能力，在许多生理过程中发挥着重要作用。对于需要生物离子通道功能的实际应用，石墨烯提供了一种有前途的固态替代品，由于其原子薄和机械强度。在这里，我们证明了引入到石墨烯膜中的纳米孔，直径高达50 nm，表现出阳离子间的选择性，K+比二价阳离子优先约20倍，并且可以通过施加的栅极电压来调节。石墨烯装置的液体原子力显微镜揭示孔附近的表面纳米气泡负责所观察到的选择性行为。分子动力学模拟表明，离子穿过孔的移位可能经由孔和纳米气泡边缘处的薄水层发生。我们的结果表明，通过固态纳米孔装置和通过利用去湿状态的孔显示的阳离子间选择性的显著改善，提供了一种制造选择性石墨烯膜的方法，该方法不依赖于亚纳米孔的制造。
2019-05-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Voltage-dependent spin flip in magnetically-substituted graphene nanoribbons: Toward the realization of graphene-based spintronic devices
我们研究了使用直接取代铬原子的石墨烯纳米带（GNRs）作为自旋电子器件的可能性。使用密度泛函理论，我们模拟了在一个设备设置，其中磁性二聚体已被取代到晶格中的构建GNR的电压偏置。通过这种第一性原理的方法，我们计算的电子和磁性的哈伯德U，电压和磁配置的函数。通过计算各磁位形的总能量，我们确定了初始反铁磁基态随外加偏压的变化而翻转到铁磁态。将该转变点映射到系统的计算电导揭示了通过GNR的电导有明显的变化，这表明自旋阀的可能性。我们还表明，这对应于石墨烯内的诱导磁化强度的明显变化。
2016-04-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Voltage-induced suppression of weak localization in graphene
在这项理论研究中，我们探讨了在弱无序石墨烯中，当施加非零电压时，由于弱局域化引起的量子校正被抑制的方式。使用非平衡格林函数的方法，我们解决的最大交叉图的水平的混乱所产生的散射，从而捕捉不同的，杂质定义的，费曼路径之间的干扰。我们的计算的电荷电流，并由此产生的微分电导，揭示了对数发散典型的弱本地化的线性运输。我们的工作的主要发现是，所施加的电压抑制了在石墨烯中的弱本地化的贡献，通过引入一个退相时间，随着电压的增加而减少。
2018-02-28 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tuning hydrogen adsorption on graphene by gate voltage
为了实现氢吸附石墨烯的应用，主要问题是如何在室温下控制氢吸附/脱附。在这项研究中，我们证明了通过施加栅极电压来调节石墨烯上的氢吸附的可能性。通过电输运测量、扫描隧道显微镜和密度泛函理论计算研究了栅电压对石墨烯及其吸氢性能的影响。我们发现，更多的氢吸附在石墨烯与负栅极电压（p型掺杂），相比，没有栅极电压或正栅极电压（n型掺杂）。理论计算解释了氢吸附的栅极电压依赖性，作为通过电荷掺杂的氢在石墨烯上的吸附能和扩散势垒的修改。
2019-05-06 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph
Self heating and nonlinear current-voltage characteristics in bilayer graphene
我们通过实验和数值模拟证明，在有限的偏压下，扩散双层石墨烯（BLG）的低温电流-电压特性表现出很强的超线性。超线性弱依赖于掺杂和石墨烯样品的长度。这种效应可以理解为焦耳加热的结果。它在BLG中比在单层石墨烯（MLG）中更强，因为BLG的电导率由于在狄拉克点处的更高的电子态密度而对温度更敏感。
2011-02-03 cond-mat.mes-hall
Scanning Gate Microscopy on Graphene: Charge Inhomogeneity and Extrinsic Doping
我们已经进行了扫描栅显微镜（SGM）的石墨烯场效应晶体管（GFET），使用偏置的金属纳米线涂有介电层作为接触模式的尖端和局部顶栅。在各种背栅电压下通过石墨烯的电传输被监测为尖端电压和尖端位置的函数。在狄拉克点附近，石墨烯电阻对尖端电压的依赖性显示出随尖端位置的显著变化。SGM成像揭示了电子掺杂和空穴掺杂区域的介观域。我们的测量表明，由于非本征局部掺杂，石墨烯中的载流子密度存在显著的空间波动（约为10^12/cm ^2）。在我们的样品中发现的这种掺杂的重要来源包括金属接触，石墨烯的边缘，结构缺陷和抗蚀剂残留物。
2010-03-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
P-N junctions dynamics in graphene channel induced by ferroelectric domains motion
基于Landau-Ginzburg-Devonshire唯象学和经典静电学，采用自洽方法研究了铁电衬底中条纹畴形核、运动和反转引起的石墨烯沟道中pn结动力学.我们揭示了非本征尺寸效应在石墨烯沟道电导率对它的长度的依赖。对于铁电体和石墨烯之间的完美电接触的情况，需要相对低的栅极电压来响应于周期性栅极电压而引起铁电体极化和石墨烯电荷的显著滞后。具有宽存储器窗口的石墨烯电导的显著非线性滞后对应于栅极电压的高振幅。我们预测，所考虑的纳米结构“顶栅/介电层/石墨烯沟道/铁电衬底”可以是一个有前途的候选人，用于制造新一代的调制器和整流器的基础上的石墨烯pn结。
2017-03-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Low-frequency critical current noise in graphene Josephson junctions in the open-circuit gate voltage limit
我们研究了McWorther模型中开路栅电压极限下短弹道石墨烯约瑟夫森结的临界电流噪声。我们发现闪烁噪声在很宽的频率范围内，并讨论了作为掺杂水平的函数的噪声幅度的温度依赖性。在电荷中性点，我们发现一个奇异的温度依赖$T^{-3}$，惊人的不同，预期在固定的栅极电压下的短弹道石墨烯约瑟夫森结的线性依赖。
2020-11-16 cond-mat.mes-hall
Magnetotransport through graphene spin valves
我们提出了一个理论研究自旋相关的输运通过自旋阀由石墨烯夹在两个磁性的铅与任意取向的铅磁化之间。不施加栅极电压。利用Keldysh的非平衡格林函数方法，我们表明，在没有外部磁场，电流-电压曲线是非线性的。在零偏置附近，微分电导与偏置电压的关系具有较强的下降。隧道磁电阻（TMR）中的零偏异常强烈地受到引线自旋极化的影响。根据偏置电压的值，TMR表现出从绝缘型到金属型的行为。在静态外部磁场的存在下，微分电导和TMR作为偏置电压和磁场的强度的函数显示由于朗道能级交叉的周期性振荡。我们还考察了温度和极化度对微分电导和TMR的影响。
2009-01-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Role of bias voltage and tunneling current in the perpendicular displacements of freestanding graphene via scanning tunneling microscopy
采用扫描隧道显微镜（STM）系统地测量了独立石墨烯的位移随外加偏压和隧穿电流设定值的变化。当偏置电压增加时，石墨烯接近STM尖端，而另一方面，当隧穿电流增加时，石墨烯从STM尖端收缩。为了理解偏置电压的作用，我们定量地模拟使用静电的尖端和样品之间的吸引力。对于隧穿电流，我们定性地使用熵的概念模型的石墨烯的收缩。这些互补的结果增强了对彼此的理解，并突出了系统的特点。
2015-01-22 cond-mat.mes-hall
Current-Voltage Characteristics of Graphane p-n Junctions
与作为无隙半导体的石墨烯相反，石墨烯烷（氢化石墨烯）是具有能隙的半导体。与二维几何形状、石墨烯的独特传输特征以及掺杂石墨烷的可能性一起，可以限定p和n区域，使得2D pn结在小的反向电流下变得可行。本文介绍了一个基本的分析，以获得这种二维pn结的电流-电压特性的石墨。正如我们所表明的，在肖克利结定律的近似下，这种pn结的I-V特性是理想的。
2009-06-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Fabrication of graphene nanogap with crystallographically matching edges and its electron emission properties
我们展示了石墨烯纳米间隙的制造与晶体学匹配的边缘SiO2Si衬底上的泄漏。然后在高真空室中对具有几百纳米间隔的石墨烯纳米间隙进行电流-电压测量。平行的边缘有助于建立均匀的电场，并允许我们对单个石墨烯进行电子发射研究。结果表明，在低偏压下，I-V特性受空间电荷限制，而在高电压下，I-V曲线符合FN模型。我们还研究了真空电子器件的静电门效应。具有原子平行边缘的石墨烯纳米间隙可能为真空纳米电子学的基础和应用研究开辟机会。
2009-12-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Exceptional high Seebeck Coefficient and Gas-Flow-Induced Voltage in Multilayer Graphene
单层石墨烯的Seebeck系数是块状石墨的几倍，气流感应电压是块状石墨的20倍。在这里，我们发现，多层石墨烯的塞贝克系数随着层数的增加而单调增加，并在六层时达到峰值，比单层高约77%，然后降低，尽管电阻随着层数的增加而单调降低。在2、4、5、6、7层石墨烯中的流动诱导电压显著高于1、3、8层石墨烯，这与其应与塞贝克系数成比例的流行观点相反。这些厚度效应也与连续铝纳米膜形成鲜明对比。
2012-03-02 cond-mat.mes-hall
Magneto-oscillations on specific heat of graphene monolayer
测量热力学量（如磁化强度和比热）的磁振荡是获得电子系统态密度的实验方法之一。因此，本文从理论上探讨了量子化磁场中石墨烯带隙和无隙情况下比热的振荡现象。还考虑了杂质、库仑相互作用和声子等因素的影响。然后，我们可以映射这些限制下的比热的石墨烯的磁振荡，所获得的结果是一个很好的起点，并指导进一步的实验工作。
2015-08-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Statistics of random voltage fluctuations and the low-density residual conductivity of graphene
我们考虑在衬底附近的石墨烯片，其中包含带电杂质。导出了带电杂质引起的电压波动的概率分布函数的解析表达式。分布函数被证明是非高斯的。电压波动导致在石墨烯平面中出现随机分布的密度不均匀性。我们认为，这些无序引起的密度波动产生有限的电导率，即使在零栅电压根据最近的实验观察。我们估计的最小电导率平台的宽度和电子和空穴的水坑的典型尺寸。电子和空穴的不均匀随机水坑的存在应该是所有石墨烯层在低栅极电压下的一般特征，这是由于衬底中带电杂质的不变存在。
2007-10-29 cond-mat.mes-hall
Long wavelength local density of states oscillations near graphene step edges
利用扫描隧道显微镜和光谱学，我们研究了氮化硼中台阶边缘上石墨烯的局域态密度。观察到LDOS中的长波长振荡，其最大值平行于阶跃边缘。它们的波长和振幅由准粒子的能量控制，允许直接探测石墨烯色散关系。我们还观察到一个更快的衰减的LDOS振荡远离台阶边缘比传统的金属。这是由于石墨烯中狄拉克费米子的手性性质。
2011-11-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Rabi oscillations under ultrafast excitation of graphene
研究了本征石墨烯带间超快激发下载流子的相干非线性动力学。随着泵浦强度的增加，响应出现拉比振荡。考虑到能量弛豫和退相的影响，计算光激发分布与时间和能量的关系。光谱和时间依赖性的探测辐射的响应（透射和反射系数）被认为是不同的泵浦强度和拉比振荡与时间和强度进行了分析。
2010-05-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Toward the creation of terahertz graphene injection laser
我们研究了室温和稍低温度下石墨烯p-i-n结构中与电子和空穴注入相关的粒子数反转效应。假设电子和空穴的复合和能量弛豫主要与光学声子辅助的带间和带内过程有关。计算了电子-空穴和光学声子的有效温度随外加电压的变化关系、电流-电压特性以及随频率变化的动态电导率。特别是，我们表明，在低和中等电压的注入可以导致显着的冷却的电子空穴等离子体在设备的i-部分的温度低于晶格温度。然而，在较高的电压下，电压依赖性可能是模糊的，表现出S形。结果表明，频率依赖的动态电导率可以是负的太赫兹范围内的频率在一定值的施加电压。电子-空穴等离子体冷却显著增强了负动态电导效应，促进了太赫兹激光的实现。另一方面，光学声子系统的加热也是影响室温下实现负动态电导和太赫兹激光的关键。
2011-10-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Voltage-controlled inversion of tunnel magnetoresistance in epitaxial Nickel/Graphene/MgO/Cobalt junctions
我们报告的制造和表征的垂直自旋阀结构，使用厚的外延MgO势垒作为间隔层和石墨烯钝化的Ni膜作为底部铁磁电极。该设备显示出强大的和可扩展的隧道磁阻，在改变施加的偏置电压时具有几个符号的变化。这些发现可以用声子辅助的输运机制模型来解释，该模型依赖于混合石墨烯的能带结构和自旋态密度的特殊性|Ni界面。
2014-10-07 cond-mat.mes-hall
Charge accumulation at the boundaries of a graphene strip induced by a gate voltage: Electrostatic approach
研究了栅压作用下石墨烯带中感应电荷的分布。我们计算分析的电荷分布，并证明了强大的（宏观）电荷积累沿微米宽的带的边界。这种电荷的不均匀性是特别重要的，在量子霍尔制度，我们预测的边缘状态和两种不同类型的这种状态的共存的数量增加了一倍。石墨烯为基础的纳米电子学的应用进行了讨论。
2008-06-03 cond-mat.mes-hall
Electronic Bloch oscillation in bilayer graphene gradient superlattices
利用转移矩阵方法研究了双层石墨烯梯度超晶格中的电子Bloch振荡。通过引入两种沿电子传输方向的方势垒梯度势，我们发现在电子传输方向上可以产生高达太赫兹的布洛赫振荡。Wannier-Stark阶梯是Bloch振荡的对应物，它是由一系列等距离的透射峰组成，电子波函数的局域化也是Bloch振荡的特征. Bloch振荡的周期随势垒梯度的增大而线性减小。
2014-08-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Interface states and anomalous quantum oscillations in graphene hybrid structures
单层和双层石墨烯最近被证明具有新的物理现象，例如非常规的量子霍尔效应和使用外延石墨烯支持非硅技术平台的前景。虽然单层和双层石墨烯都已被广泛研究，但拥有这两个部分的石墨烯的连续片材尚未被探索。在这里，我们报告了这种石墨烯混合结构的研究。在大面积的单层和双层石墨烯以及它们之间的界面的体杂化中，我们发现了两组朗道能级和与界面相关的特征;在大面积的双层石墨烯和窄的单层石墨烯边缘的边缘杂化中，我们观察到了由于单层和双层石墨烯费米能级的锁定和出现的手征界面态导致的量子振荡振幅的异常抑制。这些发现表明了这些杂化结构的重要性，其独特的界面态和相关现象值得进一步研究。
2009-04-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
First principles investigation of nanopore sequencing using variable voltage bias on graphene-based nanoribbons
在这项研究中，我们研究了基于纳米孔的DNA测序的机制，使用跨石墨烯纳米管的电压偏置。利用密度泛函理论和非平衡格林函数方法，我们确定了腺嘌呤，鸟嘌呤，胞嘧啶，胸腺嘧啶和尿嘧啶的透射光谱和电流分布作为偏置电压的函数，在能量最小化配置。利用传输电流，我们提供了一种用于开发基于三纳米孔石墨烯的装置的通用方法，该装置可用于区分用于DNA/RNA测序的各种核碱基。从我们的分析中，我们推断可以使用跨多纳米孔装置的不同横向电流来使用0.5、1.3和1.6 V的各种电压区分核碱基。总体而言，我们的目标是改进纳米孔设计以进一步DNA/RNA核碱基测序和生物分子鉴定技术。
2018-09-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Reversible control of interface-water induced carrier density in graphene-on-SiO$_2$ by thermal cycling under gate-voltage
除了栅极电场之外，石墨烯载流子密度的可逆处理对于石墨烯的存储器应用是期望的。我们的实验表明，在SiO $_2$上的石墨烯中由于界面水/氧而通常观察到的载流子密度滞后在低于250 K的温度下消失。这些物质的状态，这会影响石墨烯载流子密度，在低温下可以通过在不同的栅极电压下热循环到室温来可逆地控制。此外，用相对干燥的界面制备的器件，因此在室温下显示出可忽略的滞后，在高于室温的加热下显示出滞后的显著增加。因此，在高温和栅电压下的热循环提供了对载流子密度的可逆处理。这些结果进行了讨论的氧化还原反应动力学的温度和界面水密度的依赖性。
2017-06-15 cond-mat.mes-hall
Conductance oscillations in graphene/nanoclusters hybrid material: towards large area single electron devices
嵌入氧化物层中的自组织铝纳米团簇的大组件在石墨烯模板上形成，并用于构建隧道结器件。出乎意料的是，单电子输运行为与明确的库仑振荡观察到一个记录结面积包含数百万的金属岛。这种混合材料为单电子电子学提供了新的前景。
2017-02-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Record Maximum Oscillation Frequency in C-face Epitaxial Graphene Transistors
最大振荡频率（fmax）量化了有用电路操作的实际上限。我们在这里报告的晶体管中使用外延石墨烯生长在SiC的C面的最大频率为70 GHz。这是对在现有高频晶体管研究中使用的Si面外延石墨烯的显著改进，例证了C面外延石墨烯的优越电子学潜力。使用高κ介电T栅极和自对准触点的精心晶体管设计进一步促成了破纪录的fmax。
2013-02-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Visualizing Electrical Breakdown and ON/OFF States in Electrically Switchable Suspended Graphene Break Junctions
使用脉冲电击穿技术在悬浮的单层至少层石墨烯装置中形成窄间隙。所得到的器件的电导可以通过施加电压脉冲来编程，其中2.5V~4.5V的电压对应于ON脉冲，并且~8V的电压对应于OFF脉冲。器件的电子显微镜成像显示石墨烯片通常保持悬浮，并且当观察到的间隙大时，器件电导趋于零。开关速率强烈依赖于温度，这排除了纯机电开关机制。在悬浮的石墨烯装置中观察到的这种切换强烈地表明了通过原子运动和/或化学重排的切换机制，并强调了全碳装置与石墨烯电子器件集成的潜力。
2012-05-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Screening, Kohn anomaly, Friedel oscillation, and RKKY interaction in bilayer graphene
我们计算了双层石墨烯（BLG）在本征（未掺杂）和非本征（掺杂）状态下的屏蔽函数，并与相应的单层石墨烯（SLG）和常规二维电子气（2DEG）进行了比较.我们发现，科恩异常是强烈增强BLG。我们还讨论了Friedel振荡和RKKY相互作用，这是与非解析行为的屏蔽功能在$q=2k_F$。我们发现BLG中的Kohn反常、Friedel振荡和RKKY相互作用都与SLG和2DEG有质的不同。
2008-04-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Resonant tunneling in graphene-ferroelectric-graphene junctions
我们研究了由夹在石墨烯电极之间的二维铁电（FE）材料组成的隧道结。我们制定了一个理论的相互作用的FE极化和诱导的自由电荷在这样的设备，考虑到量子电容效应。我们预测一个栅极敏感的FE电压差的设备，可以使用静电力显微镜测量。在隧穿电流-电压特性的静电理论，我们确定了一个共振峰与对齐的狄拉克锥作为一个高度敏感的探头的FE极化的结。这为具有几个原子厚的FE层作为可读超高密度存储器的器件应用开辟了道路。
2022-09-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electronic Bloch oscillation in a pristine monolayer graphene
在一个原始的单层石墨烯受到一个恒定的电场沿层，布洛赫振荡的电子进行了研究，在一个简单而有效的方式。利用电子色散关系，解析地导出了半经典速度公式，并由此研究了Bloch振荡的频率、振幅以及振荡方向等问题。有趣的是，发现电场影响与电场不共线的运动分量，导致粒子在另一分量中加速或振荡。
2018-09-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Local Measurements of Shubnikov-de Haas Oscillations in Graphene Systems
Shubnikov-de Haas（SdH）振荡是二维电子系统在磁场存在下由电子能级量子化引起的最著名的磁振荡，它可以用来确定费米面性质和直接测量二维系统的Berry相位。通常认为，需要进行输运测量来测量SdH振荡。与此相反，我们证明了SdH振荡可以通过进行扫描隧道光谱（STS）测量在石墨烯系统中进行测量。根据STS谱中SdH振荡的测量结果，得到了单层、Bernal双层和ABC三层石墨烯的能量动量色散和Berry相.当2D系统的尺寸大于磁长度时，可以获得SdH振荡，并且重要的是，STS测量中不需要栅电极，因此，本文中报告的方法适用于广泛的材料。
2021-01-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Acoustically Induced Giant Synthetic Hall Voltages in Graphene
任何偏离石墨烯平坦性的地方都会导致人造规范场的出现，这些规范场通过相关的伪磁场作用于狄拉克费米子的运动。在这里，我们证明了强规范场的可调性在非本地实验中使用一个大的平面石墨烯片，符合由表面声波的压电层的变形。在没有外部磁场的情况下，声波感应纵向和巨大的合成霍尔电压。合成霍尔电势和常规霍尔电压的叠加可以在大的外部磁场下消除样品的横向电势。因此，表面声波提供了一个有前途的和简易的途径，利用规范场在大型平面石墨烯系统。
2022-07-07 cond-mat.mes-hall
Anisotropic conductivity of doped graphene due to short-range non-symmetric scattering
掺杂石墨烯的电导率被认为是考虑到散射的短程非对称缺陷，当电导率张量的纵向和横向分量出现不同。各向异性电导率张量的计算是基于准经典动力学方程的单极运输的情况下，在低温下。给出了由样品取向和栅电压（即掺杂水平）控制的有效纵向电导率和横向电压。
2010-05-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Scaling limits of graphene nanoelectrodes
石墨烯是制备原子级薄纳米电极的理想材料。最近，碳基纳米电极已被用于制造单分子晶体管和相变存储器件。尽管最近在从相变存储器到分子电子学的一系列纳米级器件中使用它们的兴趣很大，但这些电极的操作和缩放限制是完全未知的。在本文中，我们报告了我们的观察一致的电压驱动的电阻开关在亚5纳米石墨烯纳米间隙。我们发现，我们能够利用反馈控制的电压斜坡在低阻态和高阻态之间可逆地循环。我们将这种无法解释的间隙切换归因于碳丝的形成和击穿。通过增加间隙，我们发现石墨烯纳米间隙的这种本征电阻切换施加了10 nm（约）的缩放极限。对于工作电压为1至2伏的器件，
2017-02-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Four-terminal voltage fluctuations in disordered graphene nanoribbons: Anderson and anomalous localization effects
本文研究了四端构型下无序石墨烯纳米带的电压涨落，发现其随探针间距振荡并取决于耦合强度，且锯齿型和扶手椅型纳米带在Fermi energy附近分别表现出Anderson localization和反常局域化，导致两者电压统计特性不同。
2024-11-13 cond-mat.mes-hall
Exploiting negative differential resistance in monolayer graphene FETs for high voltage gains
通过自洽量子输运模拟，我们评估了单层石墨烯FET在负输出差分电阻偏置区的RF性能。我们表明，与准饱和区相比，可以获得大于10的电压增益，但代价是最大振荡频率降低约1.5- 3倍，并且需要仔细的电路稳定。
2014-01-22 cond-mat.mes-hall
Magnetic-field-controlled negative differential conductance in graphene npn junction resonators
负微分电导（NDC）具有电流随电压增加而减小的特性，因其具有多种新颖的应用而引起人们的关注。对于选定的系统，NDC通常存在于一定范围的偏置电压中，并且在电流对电压（I-V）的曲线中控制NDC的区域在实验上具有挑战性。在这里，我们展示了一个不寻常的磁场控制的NDC在石墨烯npn结谐振器。该磁场不仅可以实现NDC的开通和关断，而且可以对NDC在I-V曲线上的区域进行连续调谐。在石墨烯npn结谐振器中，磁场借助无质量狄拉克费米子的克莱因隧穿产生尖锐而明显的朗道能级峰。扫描隧道显微镜的针尖引起针尖下方石墨烯中朗道能级的相对移动。未对准的朗道能级之间的调谐导致磁场控制的NDC，其可能具有未来石墨烯基技术的潜在应用。
2017-12-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Bloch oscillations in graphene from an artificial neural network study
我们开发了一种人工神经网络（ANN）的方法来分类模拟信号对应于原始石墨烯中的布洛赫振荡的半经典描述。在人工神经网络被适当训练之后，我们考虑布洛赫振荡（BO）的逆问题，即，根据沿着石墨烯膜的锯齿形或扶手椅形边缘定向的外部电场强度对新的信号进行分类，根据预测的电场的准确性，正确分类的范围从82.6%到99.3%。这种方法可以根据训练网络所花费的时间和可用的计算能力进行改进。在这项工作中的发现可以直接扩展到各种Dirac-Weyl材料。
2017-10-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Hot-carrier thermal breakdown and S-type current-voltage characteristics in perforated graphene structures
本文研究由GNR桥连接的叉指GMR阵列构成的PGL，揭示载流子加热与热离子发射正反馈导致的热载流子热击穿及S型I-V特性，指出其在室温开关和辐射探测器中的应用潜力。
2025-03-18 cond-mat.mes-hall
Ultra-low-voltage bilayer graphene tunnel FET
在这项工作中，我们提出了双层石墨烯隧道场效应晶体管（BG-TFET）作为一个适合与当今技术的制造和电路集成的设备。它在超低电源电压下提供高Ion/Ioff比，而不受石墨烯纳米带电路集成的禁止性光刻和图案化要求的限制。我们的调查是基于解决方案的耦合泊松和薛定谔方程在三维空间中，在非平衡格林（NEGF）形式主义的紧束缚哈密顿量。我们表明，仅几百meV的小可实现的间隙仍然足以用于有前途的TFET操作，即使对于仅0.1 V的电源电压，也提供超过10^3的大Ion/Ioff比。这种性能的关键是双层石墨烯的低量子电容，其允许在室温下获得小于20 mV/十倍的极小亚阈值摆幅S。
2009-06-06 cond-mat.mes-hall
Gate-induced magneto-oscillation phase anomalies in graphene bilayers
基于最简单的紧束缚近似，在只考虑最近邻相互作用的四带连续介质模型下，研究了石墨烯双层膜中布里渊区K点和K'点附近的磁振荡.该模型被用来构建各种载流子浓度和石墨烯平面之间的偏置强度的朗道图。量子力学和准经典的方法进行了比较。我们发现，量子磁振荡只是渐近周期性的，并达到准经典预测的频率为高指数的朗道能级。在无偏双层中，振荡的相位等于大质量费米子的相位。在反转对称性破缺的偏置双层膜中发现了反常的振荡相位行为。振荡频率再次趋向于准经典预测的振荡频率，这对于$K$和$K'$是相同的，但是量子方法产生对振荡相位的门可调谐校正，其对于K和K '在符号上不同。这些谷相关的相位修正引起，而不是一个单一的准经典系列的振荡，两个系列具有相同的频率，但在相位移动。
2010-03-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Enhancing the Mass Sensitivity of Graphene Nanoresonators Via Nonlinear Oscillations: The Effective Strain Mechanism
我们进行经典的分子动力学模拟来研究石墨烯纳米机械谐振器的质量灵敏度和谐振频率的增强，这是通过将它们驱动到非线性振荡制度来实现的。质量灵敏度测量的谐振频率偏移被发现三倍，如果驱动能量是约2.5倍的纳米谐振器的初始动能。增强的质量灵敏度的机制被发现是在纳米谐振器中由于非线性振荡引起的有效应变，其中我们获得了诱导的有效应变和施加到石墨烯纳米谐振器的致动能量之间的解析关系。这项工作的一个重要意义是，有没有必要的实验人员施加拉伸应变的谐振器驱动前，以提高质量灵敏度。相反，增强的质量灵敏度可以通过驱动现有石墨烯纳米谐振器的非线性振荡的简单得多的技术来获得。
2012-11-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Thermoelectric spin voltage in graphene
近年来，在铁磁体中发现了新的自旋相关热效应，激发了人们对自旋热电子学的兴趣，这是一个利用自旋和热流之间相互作用的领域。其中最有趣的现象是自旋塞贝克效应，其中热梯度引起通过逆自旋霍尔效应检测到的自旋电流。非磁性材料如石墨烯也与自旋热电子学相关，这要归功于有效的自旋输运、能量依赖的载流子迁移率和独特的态密度。在这里，我们提出并证明，在石墨烯横向自旋阀中的载流子热梯度可以导致石墨烯电荷中性点附近的自旋电压的大幅增加。这种增加是由热电自旋电压引起的，热电自旋电压类似于热电偶中的电压，并且可以通过由所施加的电流产生的热载流子的存在来增强。这些结果可能被证明是至关重要的驱动石墨烯自旋电子器件，特别是，以维持纯自旋信号与热梯度和调整远程自旋积累通过改变自旋注入偏置。
2018-04-25 cond-mat.mes-hall
Current-voltage characteristics of a graphene nanoribbon field-effect transistor
我们提出了一个分析器件模型的场效应晶体管的基础上的异质结构，其中包括一个阵列的纳米带之间的高导电基板（背栅）和控制源极-漏极电流的顶栅包覆。石墨烯纳米晶体管场效应晶体管（GNR-FET）的模型方程在弱非局域近似下包含泊松方程。使用这个模型，我们发现明确的解析公式的空间分布的电势沿沟道和GNR-FET的电流-电压特性（源极-漏极电流的依赖关系上的漏极电压，以及背栅和顶栅电压）为不同的几何参数的设备。结果表明，顶栅的缩短可以导致GNR-FET的电流-电压特性的实质性修改。
2008-01-10 cond-mat.mes-hall
Low-Voltage Electron Emission by Graphene-hBN-graphene Heterostructure
本研究提出基于石墨烯-hBN-石墨烯异质结的低压平面型电子源，在极低外电场下实现20V低加速电压与稳定发射，为下一代自由电子器件发展提供支撑。
2024-06-22 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Varistor characteristics of a nano-device containing graphene and oxidized graphene: Verification by DFT + NEGF
采用密度泛函理论（DFT）和非平衡格林函数（NEGF）方法研究了扶手椅型石墨烯及其氧化石墨烯的电子输运和量子电导.计算的$I-V_b$（电流作为偏置电压的函数）特性的研究系统显示的隧道效应的偏置和栅极电压考虑。随着输运性质，电子性质，包括态密度（DOS）计算在所研究的系统。对结果的仔细检查表明，石墨烯的$I-V_b$曲线在某些偏置电压下表现为类似于$I\propto V_be^{λV_b}$，而对于含氧化石墨烯的形式，其趋势在整个施加的偏置范围内与电压依赖电阻器（VDR-可变电阻器）$I\propto V_b^β$的趋势相同。
2015-01-28 cond-mat.mes-hall
Thermodefect voltage in graphene nanoribbon junctions
热电结通常由具有不同传输特性的不同材料的组件制成。具有相同类型的载流子的单材料结也被认为是研究纳米结构材料的热电性质的各种经典和量子效应。本文介绍了温度梯度下石墨烯纳米晶（GNR）结中缺陷诱导热电电压的概念，即{ \it热缺陷电压}。我们的热缺陷结是由两个GNR具有相同的属性，除了在一个纳米带中存在的缺陷。在室温下，热缺陷电压对缺陷的类型、位置以及GNR的宽度和边缘配置高度敏感。我们证明，热缺陷电压可以高达$1.7\,$ mV/K的$555$ - $777$缺陷的半导体扶手椅GNRs。我们进一步研究的塞贝克系数，电导，电子热导，也是单个结组件的功率因数来解释的热缺陷效应。总之，我们的研究提出了一种新的途径，以提高纳米材料的热电性能。
2022-04-04 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Wafer-scale graphene/ferroelectric hybrid devices for low-voltage electronics
在功能基底上制备石墨烯及其衍生物可能为探索石墨烯的内在电子性质和新功能提供巨大的机会。然而，由于剥离和相关转移方法的样品产率非常低，替代SiO $_{2}$的努力受到很大阻碍。在这里，我们报告了一个新的路线，探索新的石墨烯物理和功能，通过转移大规模的化学气相沉积单层和双层石墨烯功能基板。使用铁电体Pb（Zr $_{0.3}$ Ti $_{0.7}$）O $_{3}$（PZT），我们展示了在$\pm1$ V内的石墨烯场效应晶体管的超低电压操作，其中最大掺杂超过$10^{13}\,\mathrm{cm^{-2}}$并且开关比大于10倍。在极化PZT之后，石墨烯场效应晶体管的开关的特征在于显著的电阻滞后，适用于超快非易失性电子器件。
2011-01-07 cond-mat.mes-hall
Quantum Hall effect in bilayer and multilayer graphenes with finite gate voltage
讨论了在有限栅压下双层石墨烯的量子霍尔效应，其中费米能级超过层间跳跃能级。在有限磁场下计算了薄膜的磁化率、对角电导率和非对角电导率，并通过改变层间跳跃能和栅电压的比值，观察到了整数量子霍尔效应从两个独立的单层系统到强耦合双层系统的交叉.我们还讨论了多层膜系统的Bernal堆积的情况
2008-04-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Low voltage graphene interface engineered organic ferroelectric tunnel junction devices
本文通过界面层工程，在单层石墨烯上沉积超薄铁电薄膜制备铁电隧道结，实现了约0.8V的低压极化切换和显著的隧道电阻，解决了铁电材料低电压应用的障碍。
2025-01-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
A current-voltage model for Schottky-barrier graphene based transistors
提出了一种计算石墨烯纳米带（GNR）场效应晶体管（FET）电流-电压特性的低复杂度计算模型，该模型能够在几秒钟内用PC机模拟100个点。对于量子电容控制的器件，可以跳过静电势的自洽计算。相反，解析的拉普拉斯方程的封闭形式的静电势产生准确的结果相比，通过自洽非平衡格林函数（NEGF）的方法得到的。该模型包括隧道电流通过肖特基势垒（SB）在接触界面和势垒上方的电子电流，适当地捕捉任意的物理和电气参数的影响。
2008-07-15 cond-mat.mes-hall
Surface plasmon polaritons on soft-boundary graphene nanoribbons and their application as voltage controlled plasmonic switches and frequency demultiplexers
石墨烯片门与脊状接地平面，创建一个软边界（SB）石墨烯纳米，被认为是。通过调整脊参数和偏压，可以在石墨烯上创建可以引导TM表面等离子体激元（SPP）的通道。发现了两种模式：基本模式和高阶模式，没有明显的截止频率，能量分布在整个通道上;边缘模式，能量集中在软边界边缘。这些模式的色散曲线，电近场图案，和电流分布的确定。由于能量集中在边缘模式的位置可以很容易地通过偏置电压和频率进行电子控制，边缘模式现象被用来提出一种新的电压控制等离子体激元开关和等离子体激元频率解复用器。
2013-09-24 cond-mat.mes-hall physics.optics
