Non-reciprocal quantum Hall devices with driven edge magnetoplasmons in 2-dimensional materials
我们开发了一个理论，描述了非互易设备采用2维材料的量子霍尔制度电容耦合到外部电极的响应。由于这些器件中的传导被认为与边缘磁等离子体激元（EMP）有关，我们首先使用随机相位近似中的线性响应理论研究EMP问题。我们的模型可以包含几个案例，这些案例在文献中经常以不同的理由进行处理。特别是，我们分析了等离子体激元激发支持的光滑和尖锐的约束势在2维电子气，在单层石墨烯，我们指出这些材料的相似性和差异。我们还占一般的时间依赖性的外部驱动器应用到系统。最后，我们描述了一个非互易量子霍尔器件的行为：响应包含额外的谐振功能，这是没有预见到从以前的模型。
2017-01-29 cond-mat.mes-hall quant-ph
Gate-Compatible Circuit Quantum Electrodynamics in a Three-Dimensional Cavity Architecture
本文提出一种在三维微波腔中集成直流栅极线的技术，用于探测栅极可调混合器件，并通过InAs-Al纳米线约瑟夫森结验证了该设计，实现了gatemon量子比特的栅极可调腔频移和双音光谱。
2024-03-19 cond-mat.mes-hall quant-ph
Possible dimensionality transition behavior in localized plasmon resonances of confinement-controlled graphene devices
我们研究了受限控制石墨烯器件中石墨烯局域等离子体共振的维度跃迁行为。我们首先证明了一种可能性的维度过渡，基于设备的载流子密度依赖性，从二维等离子体共振到一维等离子体共振。我们在同一片光学透明晶片上制作了光学透明器件和电输运器件。这些设备允许载流子密度和等离子体共振峰位置之间的详细控制和分析。从平方根n（二维）到常数（一维）的载流子密度与基于线性能带结构材料中狄拉克费米子载流子的理论预测一致。
2021-02-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Fully coupled electron-phonon transport in two-dimensional-material-based devices using efficient FFT-based self-energy calculations
本研究利用第一性原理技术探究二维材料纳米器件的自热效应，开发出一种实现约500倍加速的高效自能计算新算法，并发现独立MoS$_2$的自热效应不会导致显著性能下降。
2024-05-22 cond-mat.mes-hall
NANOTCAD2D: Two-dimensional code for the simulation of nanoelectronic devices and structures
在本文中，我们提出了NANOTCAD 2D，一个代码的电性能的模拟基于半导体的纳米电子器件和结构在二维域。这种代码是基于解决方案的泊松/薛定谔方程与密度泛函理论和弹道电流的连续性方程。NANOTCAD 2D可应用于在III-IV、应变硅和硅锗异质结构、CMOS结构上制造的结构，并且可以容易地扩展到新材料。特别是，在SiGe异质结构的情况下，它计算的能带轮廓上的应变的影响。在空气/半导体界面处的界面状态的影响，特别是在通过选择性蚀刻获得的器件的情况下显着，也适当地考虑。
2003-12-22 cond-mat.mes-hall
Simple-layered high mobility field effect heterostructured two-dimensional electron device
我们提出了一个二维电子异质结场效应器件的简单设计和易于制造，显示高迁移率电子输运。这是使用高效率接触方案和简单的金属重叠栅极来实现的，从而避免了掺杂剂层。所得到的器件表现出可调节的电子密度和迁移率大于8 × 106 cm 2/V-秒，在2.4 × 1011/cm 2的最高密度。这种器件类型为研究电子相关性提供了实验途径，并可能满足实际HEMT常规制造的需求。
2007-03-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Exciton physics and device application of two-dimensional transition metal dichalcogenide semiconductors
二维VI族过渡金属二硫属化物半导体，如MoS 2、WSe 2等，在红外和可见光谱范围内表现出强的光-物质耦合，并具有直接带隙，使它们成为光学和光电子学中各种应用的潜在候选者。在这里，我们回顾了它们的光学和光电性能，重点是激子物理和器件。由于激子在这些材料中紧密结合，即使在室温下也主导着光学响应，因此本文的第一部分深入研究了它们的性质。我们讨论了非常多才多艺的激子景观，包括明亮，黑暗，本地化和层间激子。在第二部分中，我们概述了光电子器件应用的进展，如电驱动光发射器，光伏太阳能电池，光电探测器和光谷电子器件，再次铭记激子效应的突出作用。最后，我们简要讨论了仍然需要解决的挑战，以充分利用过渡金属二硫属化物半导体在可能的激子为基础的应用的潜力。
2019-03-07 cond-mat.mes-hall
Energy dissipation in van der Waals two-dimensional devices
了解能量耗散的物理基础对于基于二维（2D）材料的设备的有效热管理是必要的，并且需要深入了解此类材料中的热生成和扩散之间的相互作用。我们回顾了在二维材料中，如石墨烯，黑磷和半导体过渡金属二硫属化物的焦耳加热和能量耗散过程的微观机制。我们讨论了非平衡载流子的过程，通过瞬态光激发或在稳态下由大电场产生，经历与晶格和衬底的能量弛豫，我们还讨论了这些能量耗散过程是如何受器件结构的影响。（异质结构，衬底材料包括六方氮化硼等）作为不同衬底的使用，封装，无序，等可以引入或去除改变能量弛豫路径的散射过程。最后，我们讨论了如何在石墨烯为基础的VDW异质结构的独特的载流子散射动力学可以利用光发射和光电探测的光电应用。
2019-04-22 cond-mat.mes-hall
Photodetecting and Light-Emitting Devices Based on Two Dimensional Materials
二维（2D）材料，如石墨烯、过渡金属二硫属化物（TMD）、黑磷（BP）等，已经显示出迷人的电学和光学特性，并在光电应用中显示出巨大的潜力。高性能和多功能器件是通过采用不同的结构设计来实现的，例如具有纳米结构材料、体半导体和有机物的混合系统，形成2D异质结构。本文主要介绍了二维材料在高响应光电探测器、发光器件和单光子发射器方面的研究进展。强调了混合系统和基于范德华异质结的器件，它们在最先进的应用中表现出巨大的潜力。
2016-11-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Transport properties of nano-devices: One-dimensional model study
通过比较多组态含时Hartree-Fock计算和冻结核计算，对纳米器件中的电荷输运进行了一维模型研究。确定了交换和库仑关联对隧穿电流的影响。我们确定的隧道势垒的形状和纳米器件的共振结构的两个主要参数确定的电子输运。势垒的形状决定了隧穿电流的大小，而共振决定了电流的结构。
2005-09-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Tunneling magnetoresistance devices based on topological insulators: Ferromagnet/insulator/topological-insulator junctions employing Bi$_{2}$Se$_{3}$
本文从理论上研究了三维拓扑绝缘体Bi $_{2}$ Se $_{3}$的隧穿磁电阻（TMR）器件。基于Bi $_{2}$ Se $_{3}$的现实紧束缚模型进行理论计算。我们研究了利用Bi $_{2}$ Se $_{3}$的表面态的三维器件，以及利用薄Bi $_{2}$ Se $_{3}$条的边缘态的二维器件。我们证明了Bi $_{2}$ Se $_{3}$的材料性质允许在室温下的TMR比为1000%的量级。分析公式推导出，允许在这些设备中实现的TMR比的快速估计。该装置可用于测量自旋极化的拓扑表面状态作为替代自旋ARPES。与基于磁性隧道结的TMR器件不同，本器件避免使用其磁化需要被钉扎的第二铁磁电极。
2014-09-24 cond-mat.mes-hall
Towards fully two-dimensional spintronic devices
在自旋电子学领域内，主要的努力是针对开发完全由二维（2D）材料制成的基于自旋的传输器件的应用。在这项工作中，我们提出了一个实验实现的自旋阀设备的自旋信号的产生是专门归因于自旋相关的导电性的磁性石墨烯从层间反铁磁体，CrSBr附近。我们清楚地表明，当采用石墨烯/CrSBr异质结构时，可以完全避免使用常规的3D磁接触，其通常是空气敏感的并且与实际技术不相容。此外，除了提供特别长的自旋弛豫长度之外，石墨烯用于自旋的产生和传输允许自动避免源极和沟道电路之间的电导率失配，这在使用常规低电阻接触时必须考虑。我们的研究结果解决了一个必要的步骤，在工程中的自旋电子电路的分层材料，并在该地区的复杂自旋逻辑器件的进一步发展。此外，我们还介绍了一种制造过程，在该过程中，我们设计并实施了一种通过无损伤技术制备电极的配方，该技术在空气敏感和精细有机材料领域具有直接优势。
2022-02-21 cond-mat.mes-hall
Tunable biaxial strain device for low dimensional materials
本文提出一种紧凑型可调双轴应变装置，通过有限元分析和拉曼光谱验证，在较小尺寸下实现了与大型装置相当的最大应变和均匀性，用于调控二维材料性质。
2022-05-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
The effect of split gate size on the electrostatic potential and 0.7 anomaly within one-dimensional quantum wires on a modulation doped GaAs/AlGaAs heterostructure
我们研究了95个不同大小的分裂门在一个单一的芯片上使用多路复用技术。每个分裂栅在调制掺杂的GaAs/AlGaAs异质结构上限定一维沟道，通过该沟道电导被量化。表现出良好量化的器件的产量随着分裂门长度的增加而迅速下降。然而，对于示出良好量化的器件的子集，在一维沟道的静电长度（使用鞍点模型估计）与栅极长度之间不存在相关性。相同栅极长度的器件的静电长度和一维子带间距的变化超过了不同长度的器件之间的平均值的变化。在传输方向上的势垒曲率和“0.7异常”的强度之间存在明显的相关性：0.7异常的电导值随着势垒曲率变浅而减小。这些结果突出了静电环境在一维系统中的关键作用。即使在具有干净的电导平台的器件中，背景电势的随机波动在确定有源器件区域中的电势景观中也是至关重要的，使得名义上相同的栅极结构具有不同的特性。
2015-11-07 cond-mat.mes-hall
Emerging Device Applications for Semiconducting Two-Dimensional Transition Metal Dichalcogenides
随着剥离和合成技术的进步，最近已经分离和表征了半导体过渡金属二硫属化物的原子薄膜。它们的二维结构，加上在电磁波谱的可见光部分的直接带隙，表明适合于数字电子学和光电子学。为此，已经报道了几类高性能设备，以及在理解其物理特性方面的重大进展。在这里，我们提出了一个审查的架构，工作原理和物理的电子和光电子器件的基础上，过渡金属二硫族化物半导体。通过严格评估和比较这些器件与竞争技术的性能，确定了这类新兴电子材料的优缺点，从而为未来的发展提供了路线图。
2014-02-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Towards High-Performance Two-Dimensional Black Phosphorus Optoelectronic Devices: the Role of Metal Contacts
研究了二维黑磷场效应晶体管和光电探测器的金属接触。在黑磷器件中，金属功函数可以显著影响金属-半导体接触处的肖特基势垒。较高的金属功函数导致p型晶体管中较大的输出空穴电流，而双极特性可以用较低的功函数金属观察到。通过接触工程，在黑磷上展示了具有创纪录的高光响应度（223 mA/W）的光电探测器。
2015-03-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Two-Dimensional Oscillatory Neural Network Based on Charge-Density-Wave Devices Operating at Room Temperature
我们提出了一个振荡神经网络实现与二维的【形】二硫化钽设备在室温下的变化密度波制度。网络的基本单元由两个串联的1 T-TaS 2器件组成。这样的单元具有恒定输出和振荡状态。所有单元具有相同的偏置电压。在恒定输出模式下，有恒定电流流过电池。由于1 T-TaS 2沟道中电荷密度波相位的变化，在电场驱动的金属-绝缘体转变的情况下，在一定的偏置电压下发生振荡。两个1 T-TaS 2器件异相振荡，其中一个器件处于绝缘体相，而另一个器件处于金属态。最近邻单元通过石墨烯晶体管耦合。如果石墨烯晶体管处于导通状态，则单元被电容耦合，而如果晶体管处于关断状态，则单元被电容耦合。对30 × 30节点的振荡神经网络进行了数值模拟。我们的数值模拟的结果表明，人工涡的形成和细胞自动机类型的数据处理。网络中使用的二维的【形】1 T-TaS 2器件提供了独特的性能组合，如可扩展性，高工作频率，快速同步速度和抗辐射性，这使得它们在消费电子和国防应用中具有前景。
2016-11-30 cond-mat.mes-hall cs.ET
S2DS: Physics-Based Compact Model for Circuit Simulation of Two-Dimensional Semiconductor Devices Including Non-Idealities
我们提出了一个基于物理的紧凑模型的二维（2D）场效应晶体管（FET）的基础上单层半导体，如二硫化钼。一个半经典的运输方法是适当的2D通道，使简化的漏极电流的解析表达式。除了固有的FET行为，该模型包括接触电阻，陷阱和杂质，量子电容，边缘场，高场速度饱和和自加热，后者被发现发挥了很大的作用。该模型是校准与国家的最先进的n型和p型2D-FET的实验数据，它可以用来分析亚100纳米栅极长度的器件特性。使用实验拟合，我们证明了电路模拟使用适当缩放的设备的可行性。完整的模型在SPICE兼容的Verilog-A中实现，可在nanoHUB.org上免费下载。
2016-11-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Scaling Theory of Two-Dimensional Field Effect Transistors
本文提出了二维场效应晶体管的定标理论。对于沟道厚度小于4 nm的器件，器件静电主要由物理栅极氧化物厚度而不是有效氧化物厚度决定。具体地，对于对称双栅极（DG）FET，标度长度（Λ）随着栅极氧化物厚度（t_{ox}）线性地变化为Λ ~ 3/4 t_{ox}。栅极氧化物介电常数和半导体沟道厚度不影响这种器件几何形状的器件静电。对于诸如单栅极（SG）FET的非对称器件，边缘场对标度长度具有二阶效应。然而，与对称DG FET一样，非对称FET中的标度长度也最终受到物理栅极氧化物厚度的限制。我们比较我们的理论预测缩放单层二硫化钼DG场效应管。
2021-05-22 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
SuperScreen: An open-source package for simulating the magnetic response of two-dimensional superconducting devices
二维超导体和介观薄膜超导器件中磁场和迈斯纳屏蔽电流的空间分布的定量理解对于解释此类系统的磁测量结果至关重要。在这里，我们介绍SuperScreen，一个开源的Python软件包，用于模拟二维超导体对捕获磁通量的响应，并针对任何有效磁穿透深度值$Λ$施加与时间无关的或准直流磁场。给定外加磁场，SuperScreen使用有效的矩阵求逆方法求解2D London方程，以获得由一个或多个任意几何形状的超导薄膜组成的结构中及其周围的迈斯纳电流和磁场。SuperScreen可以用来模拟屏蔽效应，计算薄膜超导器件的自感和互感。
2022-07-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Two-dimensional MoSi2N4: An Excellent 2D Semiconductor for Transistors
本文采用第一性原理量子输运模拟方法研究了由最近合成的单层二维MoSi_2N_4作为沟道材料的场效应晶体管（FET）的性能。这些器件的性能根据2034年的国际器件和系统路线图（IRDS）2020路线图进行评估，并与先进的硅基FET，碳纳米管基FET和其他有前途的二维材料基FET进行比较。最后，我们估计数字的组合和时序逻辑电路的优点，我们的双栅极器件和基准对有前途的替代逻辑技术的基础上。我们的设备和基于它们的电路的性能令人鼓舞，并且与其他逻辑替代品相比具有竞争力。
2022-05-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Proton-Irradiation-Immune Electronics Implemented with Two-Dimensional Charge-Density-Wave Devices
质子辐射损伤是近地轨道、深空和高能物理设施中电子器件的重要失效机制。质子可引起电离损伤和原子位移，导致器件退化和故障。电子屏蔽增加了系统的重量和成本，但并不能消除高能质子产生的破坏性单粒子事件。基于半导体的现代电子产品--即使是那些专门设计用于抗辐射的半导体--仍然非常容易受到质子的破坏。在这里，我们证明了具有准二维（2D）1 T-TaS 2通道的室温（RT）电荷密度波（CDW）器件对1.8 MeV质子轰击（注量至少为10^14 H+ cm ^2）具有显著的免疫力。这些2D CDW器件的电流-电压I-V特性不会由于质子辐照而改变，与大多数常规半导体器件或其他2D器件形成鲜明对比。在低频噪声谱中仅发现可忽略不计的变化。这些“全金属”CDW器件的抗辐射性可归因于它们的双端子设计、有源沟道的准2D性质以及所利用的CDW相中的高浓度的载流子。这种设备能够在很宽的温度范围内工作，可以构成未来空间电子设备、粒子加速器和其他辐射环境的关键部分。
2019-01-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
A high-performance MoS2 synaptic device with floating gate engineering for Neuromorphic Computing
二硫化钼（MoS 2）作为二维硫族化合物家族中最重要的成员之一，在低维电子、光电和压电设计的发展中发挥着重要作用。在这里，我们展示了一种新的方法，固态突触晶体管使用二维二硫化钼浮栅存储器。通过使用一个扩展的浮栅架构，它允许该设备在近理想的亚阈值摆幅为77 mV/十年以上的漏极电流的四十年，我们已经实现了一个电荷隧道为基础的突触存储器的性能媲美的最先进的神经形态设计。该装置成功地展示了生物突触的各种特征，包括通道电导的脉冲增强和松弛，以及尖峰时间依赖性可塑性（STDP）。我们的设备返回了出色的能效数据，并为未来的神经形态应用提供了一个基于二维纳米片的强大平台。
2019-04-06 cond-mat.mes-hall cs.ET physics.app-ph
ReS2/h-BN/Graphene Heterostructure Based Multifunctional Devices: Tunnelling Diodes, FETs, Logic Gates & Memory
我们研究了一个二维（2D）异质结构组成的几层直接带隙ReS 2，一个薄的h-BN层和单层石墨烯应用于各种电子器件。具有二维（2D）范德华（vdW）异质结构的金属-绝缘体-半导体（MIS）型器件最近被研究为实现模拟和数字电子学中的各种多功能器件应用的重要组件。ReS 2/h-BN/graphene隧道二极管具有理想因子低、电特性与温度无关的光调谐整流特性。这些器件的性能类似于用于逻辑门应用的传统MIS型隧道二极管。此外，类似的垂直异质结构被示出为在具有低阈值电压的场效应晶体管和具有大存储器栅极的存储器器件中操作，以用于未来的多功能器件应用。
2020-12-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
