The influence of Gaussian strain on sublattice selectivity of impurities in graphene
在用于诱导石墨烯带隙开放的不同策略中，一种常见的做法是通过化学掺杂。虽然可以以这种方式打开间隙，但是无序诱导的散射是影响系统的导电状态中的电子迁移率的不希望的副作用。然而，如果掺杂剂与石墨烯的两个子晶格不对称地相互作用，则已知这种不期望的副作用被最小化。在这项工作中，我们提出，机械应变可以用来引入这样的亚晶格不对称性的掺杂过程中的石墨烯。我们认为，一个局部的平面外变形施加到石墨烯片可以使一个石墨烯子晶格更积极地有利于杂质吸附比其他，这可以通过改变应变参数来控制。两个互补的建模方案被用来描述的平面和变形的石墨烯片的电子结构：紧束缚模型和密度泛函理论。我们的研究结果表明，一种新的方式来选择掺杂工艺的石墨烯通过应变工程。
2016-04-21 cond-mat.mes-hall
Low-Contact-Resistance Graphene Devices with Nickel-Etched-Graphene Contacts
石墨烯基晶体管的性能通常受到金属-石墨烯接触两端的大电阻的限制。我们报告了一种实现石墨烯晶体管超低电阻金属接触的方法。通过在氢气中进行金属催化蚀刻的过程，在石墨烯中产生具有锯齿形边缘的多个纳米尺寸的凹坑，这些凹坑与沉积的镍金属化形成强化学键，用于源极-漏极接触，而不需要进一步退火。在电极金属化之前的这种容易的接触处理导致在单层石墨烯场效应晶体管中低至100 ohm-um的接触电阻，以及在双层石墨烯晶体管中低至11 ohm-um的接触电阻。该处理与互补金属氧化物半导体制造工艺兼容，并且在满足未来集成电路中石墨烯集成所需的接触性能方面具有很大的希望。
2013-12-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Adatoms in Graphene
本文从散射理论和强关联两个互补的角度对石墨烯中的吸附原子问题进行了综述。我们发现，在这两种情况下，石墨烯表面上的杂质原子呈现出普通金属中杂质物理学中不存在的效应。我们讨论如何观察这些不寻常的影响与标准的实验探针，如扫描隧道显微镜，和自旋磁化率。
2008-12-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Image sensor array based on graphene-CMOS integration
基于CMOS（互补金属氧化物半导体）的集成电路是过去40年技术革命的核心，因为这些集成电路实现了紧凑和低成本的微电子电路和成像系统。然而，该平台向微电路和可见光相机以外的应用的多样化受到了将硅以外的其他半导体与CMOS结合的困难的阻碍。在这里，我们首次展示了具有石墨烯的CMOS集成电路的单片集成，作为高迁移率光电晶体管。我们展示了一个高分辨率的图像传感器，并将其作为一个数码相机，是敏感的紫外线，可见光和红外线。所展示的石墨烯-CMOS集成对于将2D材料纳入下一代微电子，传感器阵列，低功耗集成光子学和CMOS成像系统（覆盖可见光，红外线甚至太赫兹频率）至关重要。所展示的石墨烯-CMOS集成对于将2D材料纳入下一代微电子、传感器阵列、低功耗集成光子学和覆盖可见光、红外甚至太赫兹频率的CMOS成像系统至关重要。
2017-03-24 cond-mat.mes-hall
Chemical assembly of atomically thin transistors and circuits in a large scale
下一代电子产品需要硅以外的新材料，以提高集成电路的功能、性能和规模。碳纳米管和半导体纳米线处于这些材料的最前沿，但由于大规模应用所需的复杂制造技术而面临挑战。二维（2D）无间隙石墨烯和半导体过渡金属二硫属化物（TMDC）由于其原子厚度、化学稳定性和可扩展性而成为有前途的电子材料。二维电子结构组装的困难在于对金属和半导体原子薄膜的精确空间控制。最终，这阻碍了在现代电子产品中集成原子元素的成熟。在这里，我们报告的大规模空间控制合成的单层半导体二硫化钼（MoS 2）横向接触导电石墨烯。过渡电子显微镜（TEM）研究表明，单层MoS 2在石墨烯的边缘成核，产生横向2D异质结构。我们证明了这种化学组装的二维原子晶体管具有高的介电常数（10 μ S）、开关比（10^6）和迁移率（20 cm ^2 V^-1 s^-1）。我们组装2D逻辑电路，如具有高电压增益的异质结NMOS反相器，高达70，通过原子级薄的导电和半导体晶体的精确位置选择性实现。这种二维异质结构的可扩展化学组装可能会开创二维电子电路和计算的新时代。
2015-12-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A graphene inspired electromagnetic superlens
在本文中，我们提出了一个新的范例，以创建超透镜的灵感来自n-pn结的石墨烯。我们表明，通过邻接的n型区域和p型区域与晶体位错，它是可能的，以模仿互补哈密顿的相互作用，并实现亚波长成像。我们介绍了一个有效的系统模型，并表明，它预测完美的透镜传播和倏逝波由于在每个区域之间的界面处的共振模式的激发。这种现象是由于石墨烯“原子”的位错而导致的n-p界面处的非平凡边界条件的结果。我们讨论了实际实现的电子和光子平台，这样的超透镜。使用全波模拟，我们详细研究了基于嵌入在金属中的介质柱的蜂窝阵列的透镜的光子实现的性能。
2022-03-14 cond-mat.mes-hall physics.optics
Integrated Circuits Based on Bilayer MoS2 Transistors
二维（2D）材料，如二硫化钼（MoS2），已被证明表现出优异的电学和光学性能。MoS2的半导体性质使其能够克服零带隙石墨烯的缺点，同时仍然分享石墨烯在电子和光电应用中的许多优点。由少层MoS2制成的分立电子和光电元件，如场效应晶体管、传感器和光电探测器，显示出作为传统电子产品中Si的潜在替代品以及在普遍存在的系统和显示应用中有机和非晶Si半导体的潜在替代品的有前途的性能。下一步的重要工作是在MoS2上制造完全集成的多级电路和逻辑构建模块，以展示其用于复杂数字逻辑和高频交流应用的能力。本文展示了一个反相器，一个与非门，一个静态随机存取存储器，和一个五级环形振荡器的直接耦合晶体管逻辑技术的基础上。该电路包括在单层双层MoS2上并排无缝集成的两个至十二个晶体管。由于使用了具有不同功函数的栅极金属，增强型和耗尽型晶体管都得以制造。
2012-08-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Wafer-scale graphene field-effect transistor biosensor arrays with monolithic CMOS readout
VTT Technical Research Centre of Finland Ltd（芬兰技术研究中心有限公司）；Graphenea Semiconductor SLU（格拉菲尼亚半导体有限责任公司）
本研究开发了晶圆级CMOS集成GFET生物传感器阵列，实现高产率和均匀性，用于多路多分析物检测，提升生物传感的统计性和定量能力。
2023-05-15 cond-mat.mes-hall
Band dispersion of graphene with structural defects
我们使用两种互补的方法研究了具有随机分布结构缺陷的石墨烯的能带色散，紧束缚哈密顿量的精确对角化和实现自洽T矩阵近似。我们确定了三种不同类型的杂质导致在狄拉克点附近的定性不同的光谱。首先，共振杂质，如空位或585缺陷，导致在狄拉克点处的光谱的拉伸，具有有限的局域态密度。这种类型的光谱已经通过光电子能谱在外延石墨烯中观察到，并在文献中广泛讨论。第二，非共振（弱）杂质，如成对空位或斯通-威尔士缺陷，不拉伸光谱，但提供随能量增加的谱线加宽。最后，破坏亚晶格对称性的无序，例如只在一个亚晶格中放置空位，在狄拉克点周围打开一个能隙，并在这个能隙的中间产生一个杂质带。我们发现这两种方法的结果之间的良好协议，也与实验测得的光谱。
2018-10-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
One-step synthesis of graphene containing topological defects
本文提出一步化学气相沉积法，以azupyrene为前驱体在铜基底上生长含拓扑缺陷的石墨烯单层，通过调控温度控制缺陷形态，可转移至其他基底，应用于纳米电子、传感与催化。
2024-11-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Photonic realization of a generic type of graphene edge states exhibiting topological flat band
本研究利用光子平台理论与实验验证了细枝形石墨烯边缘态，发现其为与扶手椅边缘互补的通用HCL边缘，具有零能简并拓扑平带，可呈伸长或紧致局域化，拓宽了石墨烯边缘态认知，为人工类狄拉克材料波局域化提供新可能。
2023-02-03 cond-mat.mes-hall physics.optics
Electric and magnetic waveguides in graphene: quantum and classical
本文在石墨烯等狄拉克材料中解析研究了电波导与磁波导的量子及经典行为，通过对称性分析揭示了二者的异同，并以方形势波导为例展示了关键特征。
2024-05-29 cond-mat.mes-hall math-ph math.MP
One-dimensional topological channels in heterostrained bilayer graphene
本研究理论证明均匀异质应变不足以在双层石墨烯中产生一维拓扑通道，需考虑原子重构形成扩展伯纳尔畴和尖锐界面，从而调控拓扑通道，与扭转电子学互补。
2023-09-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Wafer-scale CMOS-compatible graphene Josephson field-effect transistors
本文提出晶圆级CMOS兼容的石墨烯JoFET制备工艺，实现低接触电阻、顶栅可调临界电流和邻近诱导超导，为石墨烯集成量子电路奠定基础。
2024-05-10 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Graphene as a p-type metal for ultimate miniaturization
我们报道了具有异常高的~$10^{15}$ $cm^{-2}$空穴浓度和宏观尺度上前所未有的20 - 25 Ω/平方的薄层电阻的高导电双层石墨烯的宏观片，并且在硅衬底上的分子氧的薄垫上原位获得。这种特定配置的电气和电子特性在热退火和暴露于空气数月后保持稳定。我们进一步报告了一个互补的从头算研究，预测石墨烯粘附能的增强高达20倍，也支持实验断裂测试。我们的研究结果表明，石墨烯的显着性能可以实现在一个可靠的方式使用高通量的过程。除了提供卓越的材料性能外，我们采用的生长工艺可扩展到大面积，因此石墨烯的出色导电性能可以在通过传统半导体制造工艺制造的器件中得到利用。我们预计，该方法将为石墨烯纳米科学和技术领域的未来发展提供必要的可扩展性和可靠性，特别是在进一步小型化受到经典导体的尺寸效应和电气可靠性阻碍的领域。
2016-07-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
P-type polar transition of chemically doped multilayer MoS2 transistor
n型和p型MoS 2 FET的可访问性对于涉及MoS 2的互补器件应用是必要的。然而，由于在金属-MoS 2界面处导致高Rc的钉扎效应和MoS 2材料固有的强n型特性，MoS 2 PFET很少实现。在本研究中，我们通过可控化学掺杂实现了一种高性能的多层MoS 2 PFET，其在室温下具有107的优异的开/关比和72 cm 2/Vs的最大空穴迁移率，并且在133 K下这些值进一步超过109和132 cm 2/Vs。此外，我们还发现大的Rc阻碍了MoS_2 FET从n型到p型的极性转变，同时沟道Rs限制了PFET的Ion。因此，降低高功函数金属-MoS_2界面处的Rc和沟道p型掺杂是实现高性能MoS_2 PFET的必要条件。在高性能PFET的基础上，我们成功地实现了一个集成NFET和PFET的MoS 2 CMOS反相器。
2015-12-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Symmetric n-and p-Type Sub-5-nm 1D Graphene Nanoribbon Transistors for Homogeneous CMOS Applications
针对超短栅长下n型与p型石墨烯纳米带晶体管不对称阻碍CMOS集成的问题，通过从头算量子输运模拟发现亚5nm栅长的7 AGNR FET性能优异、n/p型对称性好，有望推动后硅CMOS电子器件发展。
2024-08-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Non-Abelian fractional quantum Hall states at filling factor 3/4
School of Physics and Wuhan National High Magnetic Field Center, Huazhong University of Science and Technology（华中科技大学物理科学与技术学院与武汉国家强磁场中心）
研究揭示了填充因子3/4时非阿贝尔分数量子霍尔态的非阿贝尔拓扑序特性，通过两种方法分析其基态退化和谱函数特征。
2026-01-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
