Proposal for a phase-coherent thermoelectric transistor
确定在低温下提供有效热电效应的材料和器件是低温电子系统热管理策略发展的主要障碍。超导体不能提供一个解决方案，因为它们近乎完美的电子空穴对称性导致一个可以忽略不计的热电响应，然而，在这里，我们从理论上证明了超导热电晶体管，它提供了无与伦比的优点高达$\sim 45$和塞贝克系数大到几个mV/K在亚开尔文温度。该装置也是相位可调的，这意味着其发电的热电响应可以用小磁场精确控制。我们的概念是基于一个超导体正常金属超导干涉仪中的正常金属弱链接隧道耦合到铁磁绝缘体和塞曼分裂超导体。在应用外部磁通量时，干涉仪能够对热电特性进行相位相干操纵，同时提供接近卡诺极限的效率。
2014-07-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Kelvin Probe Microscopy and Electronic Transport Measurements in Reduced Graphene Oxide Chemical Sensors
还原氧化石墨烯（RGO）是一种电子杂化材料，显示出显着的化学传感性能。在这里，我们提出了一个定量分析的RGO为基础的化学传感器的化学门控效应。通过沉积在SiO2/Si衬底上的金电极之间的RGO片晶的介电泳组装，在场效应晶体管几何形状中图案化气体感测装置。我们表明，这些传感器显示高度选择性和可逆的响应测量的分析物，以及快速的响应和恢复时间（几十秒）。我们使用组合的电子传输/开尔文探针显微镜测量，以量化的电荷转移到RGO由于化学掺杂时，该设备暴露于电子受体（丙酮）和电子供体（氨）分析物的量。我们证明，这种方法使我们能够获得高分辨率的地图的表面电位和局部电荷分布之前和之后的化学掺杂，以确定当地的栅极敏感区域的RGO表面上，并直接提取RGO和金属电极之间的接触电阻。所提出的方法是通用的，这表明这些结果对构建石墨烯和其他基于纳米材料的化学传感器具有重要意义。
2013-05-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Reducing non-linear effects in Kelvin Probe Force Microscopy of back-gated 2D semiconductors
Reed College（里德学院）；University of Washington（华盛顿大学）；Linfield University（林菲尔德大学）
本文通过准静态电荷平衡模型证明，使用适当薄的hBN背栅介质可减少KPFM测量中的非线性效应，并成功获得单层和三层WSe2的带隙值。
2026-07-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Graphene field-effect-transistors with high on/off current ratio and large transport band gap at room temperature
石墨烯因其优异的电子性能而被认为是未来纳米电子学的一个有前途的候选者。不幸的是，由于不存在带隙，石墨烯场效应晶体管（FET）不能有效地关断，导致在顶栅石墨烯FET中通常约为5的开/关电流比。另一方面，理论研究和光学测量表明，在双层石墨烯中，垂直电场可以产生高达几百meV的带隙。尽管先前在双层石墨烯晶体管中的载流子传输测量确实指示在低于1开尔文的温度下的栅极诱导绝缘状态，但是电（或传输）带隙估计为几meV，并且双层石墨烯FET中的室温开/关电流比保持与单层石墨烯FET中的那些相似。在这里，我们第一次报告了在室温和20 K下，我们的双栅双层石墨烯FET的开/关电流比分别约为100和2000。在平均电位移为2.2 V/nm和1.3 V/nm时，我们还测量了>130和80 meV的电带隙。该演示揭示了双层石墨烯在数字电子学、赝自旋电子学、太赫兹技术和红外纳米光子学等应用中的巨大潜力。
2010-01-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Schottky Electric Field Induced Circular Photogalvanic Effect in Cd3As2 Nanobelts
狄拉克半金属由于具有晶体反转对称性，被认为是不可能出现圆形光电流效应的。在这里，我们报告的观察在Cd3As2纳米带场效应晶体管的CPGE，当光激发集中在附近的金属接触到室温。我们将CPGE归因于肖特基电场诱导的对称性破缺，这导致了通过自旋动量锁定的圆偏振光激发的光电流调制。该假设是支持一套实验，包括空间和角度分辨螺旋度依赖的光电流，开尔文探针力显微镜，和栅极电压的依赖。第一性原理计算证实了场致结构畸变后的拓扑相变。这项工作提供了关键的见解电控螺旋度依赖的光电子学在狄拉克材料。
2022-10-07 cond-mat.mes-hall
Development of large scale CVD grown two dimensional materials for field-effect transistors, thermally-driven neuromorphic memory, and spintronics applications
本研究优化盐辅助CVD法合成二维TMDCs，提出无腐蚀转移技术，制备出高性能场效应晶体管、多级神经形态存储器，并结合理论模拟探究其在自旋电子学的应用，推动二维材料用于下一代电子器件。
2024-09-11 cond-mat.mes-hall
Graphene field-effect transistors for sensing ion-channel coupled receptors: towards biohybrid nanoelectronics for chemical detection
该研究将石墨烯场效应晶体管与离子通道偶联受体结合，构建混合生物电子器件，实现生物分子选择性检测，并能区分离子通量极性，支持多位点记录，为化学检测提供新方案。
2024-02-06 cond-mat.mes-hall
Exploiting ambipolarity in graphene field-effect transistors for novel designs on high-frequency analog electronics
本文研究如何利用石墨烯场效应晶体管的双极性，通过偏置在V形转移曲线顶点来简化高频模拟电路，并提出功率放大器、混频器、倍频器、移相器和调制器等新型高频应用设计。
2023-09-15 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
The Ferroelectric Superconducting Field Effect Transistor
本研究在1开尔文以下低温工作的Fe-JoFET中发现铁电性，其基于InAsOI平台制造且用HfO₂作栅极绝缘体，表现出滞后现象，可作为低温超导存储单元且具温度容错性，为混合超导-半导体系统研究及应用提供新方向。
2025-07-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Knot Architecture for Biocompatible and Semiconducting Two-Dimensional Electronic Fibre Transistors
本研究通过电化学剥离制备高长径比WSe₂、MoS₂二维半导体薄片，在聚酯纤维及头发上构建结型架构的柔性纤维晶体管，兼具生物相容性与较高迁移率，为可穿戴电子器件提供新方案。
2023-11-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Crossover from quantum correlation to hot-carrier transport in scattering-tolerant 2D transistors
本文在铁电衬底上构建单层过渡金属二硫族化合物晶体管，利用介电屏蔽和面内栅控实现从低温量子关联到高温热载流子输运的转变，获得约4800 cm^2/Vs的创纪录室温迁移率和0.5 mA/μm开态电流，为探测介观有序和提升二维晶体管性能提供了统一方法。
2025-11-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Automated tuning and characterization of single-electron and single-hole transistor charge sensors
Waterloo Institute for Nanotechnology, University of Waterloo（滑铁卢纳米技术研究所，滑铁卢大学）
本文提出了一种自动协议，用于调谐单电子晶体管和单空穴晶体管作为高灵敏度直流电荷传感器。该协议通过自动获取和分析电容钻石提取传感器相关参数，展示了在硅MOS SET和SHT设备上的应用，验证了在宽温度范围内双极应用的可行性。
2026-03-22 cond-mat.mes-hall quant-ph
Towards high mobility InSb nanowire devices
研究了InSb纳米线的低温电子迁移率。我们提取的迁移率在4.2开尔文通过场效应传输测量使用一个模型组成的接触电阻的三极管。该模型能够准确提取器件参数，从而可以系统地研究纳米线的迁移率。我们确定影响迁移率的因素，并优化后获得$\sim2.5\mathbin{\times}10^4$ cm $^2$ /Vs的场效应迁移率。我们进一步证明了这些迁移率值的再现性，这是最高的纳米线报道。我们的调查表明，目前的流动性是有限的吸附分子的纳米线表面和/或基板。
2015-05-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Two-qubit logic with anisotropic exchange in a fin field-effect transistor
本研究在工业兼容硅鳍式场效应晶体管中实现24 ns的空穴自旋受控旋转双量子比特门，揭示强自旋轨道作用导致的各向异性交换可消除门速度与保真度的权衡，推动硅基空穴自旋量子比特向大规模量子计算迈进。
2022-12-05 cond-mat.mes-hall quant-ph
Metaplastic and Energy-Efficient Biocompatible Graphene Artificial Synaptic Transistors for Enhanced Accuracy Neuromorphic Computing
当涉及到并行数据存储和处理时，采用冯·诺依曼架构的基于CMOS的计算系统相对有限。相比之下，人类大脑是一个活的计算信号处理单元，它以极高的并行性和能量效率运行。尽管在过去十年中出现了许多神经形态电子设备，但它们中的大多数都是刚性的或包含对生物系统有毒的材料。在这项工作中，我们报告了生物相容性双层石墨烯为基础的人工突触晶体管（BLAST）能够模仿突触行为。BLAST设备利用干离子选择性膜，实现长时程增强，开关能量效率约为50 aJ/m^2，比以前关于二维材料人工突触的报道低至少一个数量级。这些设备显示出独特的亚塑性，这是可推广的深度神经网络的一个有用功能，我们证明了亚塑性BLAST在经典图像分类任务中优于理想的线性突触。由于开关能量远低于每个生物突触估计的1 fJ能量，所提出的设备是生物接口在线学习的有力候选者，弥合了人工神经网络和生物神经网络之间的差距。
2022-03-08 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Cold source field-effect transistor with type-III band-aligned HfS$_2$/WTe$_2$ heterostructure
College of Physics and Electronic Engineering and Center for Computational Sciences, Sichuan Normal University（四川师范大学物理与电子工程学院及计算科学中心）；Centre for the Physics of Materials and Department of Physics, McGill University（麦吉尔大学材料物理中心及物理系）；School of Integrated Circuit, Peking University（北京大学集成电路学院）；Beijing Advanced Innovation Center for Integrated Circuits（北京集成电路先进创新中心）；College of Physics and Optoelectronic Engineering, Shenzhen University（深圳大学物理与光电工程学院）
本研究提出一种基于类型III带对齐的二维异质结的低温源场效应晶体管，实现了高导通电流和低阈值摆幅，为低功耗纳米电子开关提供新设计原理。
2026-03-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Rapid, Quantitative Therapeutic Screening for Alzheimer's Enzymes Enabled by Optimal Signal Transduction with Transistors
我们发现，与集成离子敏感场效应晶体管（ISFET）通常采用的开环操作相比，在闭环控制下操作的简单商业化n沟道硅场效应晶体管（nFET）在10 Hz带宽下的pH读出分辨率提高了约3倍，达到（7.2+/-0.3 x10 ^-3）。我们利用改进的nFET性能来测量由病理形式的激酶Cdk 5（一种与阿尔茨海默病有关的酶）的活性引起的溶液pH值的变化，并与以前的测量结果定量一致。实现了改进的pH分辨率，同时该装置在远程感测配置中操作，其中pH感测元件在芯片外并电连接到FET栅极端子。我们将这些结果与使用定制的双栅2D场效应晶体管（dg 2DFET）测量的结果进行了比较，该晶体管采用2D半导体MoS 2沟道和中等器件增益（α =8）制造。在相同的溶液条件下，nFET的pH分辨率仅比dg 2DFET的pH分辨率（3.9+/-0.7 x10 ^-3）差2倍。最后，使用nFET，我们证明了定制多肽p5作为治疗剂在恢复Cdk 5功能中的有效性。我们预计，对商业来源的nFET的直接修改将降低广泛采用这些远程栅极器件的障碍，并实现灵敏的生物分析测量，用于药物发现和精准医学应用中的高通量筛选。
2019-10-21 cond-mat.mes-hall physics.app-ph q-bio.QM
Fully screened two-dimensional magnetoplasmons and rotational gravity shallow water waves in a rectangle
研究矩形二维电子系统中完全屏蔽极限下的磁等离激元，解析求解无磁场本征模，并扩展至磁场情形，发现频率随磁场增强趋于零，并与旋转重力浅水波建立类比。
2024-06-07 cond-mat.mes-hall
Moire-Engineered Ferroelectric Transistors for Nearly Trap-free, Low-Power and Non-Volatile 2D Electronics
通过莫尔工程铁电晶体管实现低功耗、非易失性二维电子功能，利用原子级清洁界面和超快铁电切换。
2025-12-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Direct-write electrochemical nanofabrication of ultrasmall graphene devices
本研究提出一种低成本、鲁棒的直接写入方法，用于制造亚10纳米石墨烯纳米带场效应晶体管，通过电化学原子力显微镜光刻技术，无需电极，实现高精度纳米级石墨烯图案化。
2026-05-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Unexpected large electrostatic gating by pyroelectric charge accumulation
本研究利用 hBN 范德华界面和铁电 LiNbO3 基底的热释电特性，在石墨烯器件中实现了显著且长期的无电压静电门控效应，揭示了热释电电荷积累导致意外高掺杂的新机制。
2025-02-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Confocal laser scanning microscopy: A tool for rapid optical characterization of 2D materials
共聚焦激光扫描显微镜（CLSM）是一种非破坏性、高效的光学表征方法，可用于不同基底上石墨烯的大面积分析，可在环境空气中应用，不需要额外的样品制备，不易受表面充电和表面污染的影响。CLSM利用石墨烯的光学特性，并提供大大增强的光学对比度和厚度映射到单层。我们通过测量Si/SiO2上的机械剥离和化学气相沉积石墨烯以及SiC上的外延石墨烯来证明CLSM的有效性。在Si/SiO2上的石墨烯的情况下，CLSM强度和高度映射对于1-5层石墨烯的分析是强大的。对于SiC衬底上的外延石墨烯，CLSM强度使我们能够区分诸如密集的平行的150 nm宽的石墨烯带（与生长过程的早期阶段相关）以及由界面层和1-3层石墨烯覆盖的大区域等特征。在这两种情况下，CLSM数据显示出良好的相关性与传统的光学显微镜，原子力显微镜，开尔文探针力显微镜，导电原子力显微镜，扫描电子显微镜和拉曼映射，大大减少了采集时间。我们证明了CLSM是快速分析大规模生产的石墨烯的不可或缺的工具，并且与其他2D材料同样相关。
2018-04-12 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Reconfigurable Compute-In-Memory on Field-Programmable Ferroelectric Diodes
本文提出基于亚50 nm氮化铝钪铁电二极管的无晶体管可重构CIM架构，可在硅处理器上集成，并实现小于0.12 μm²的搜索单元和4位神经网络操作。
2024-09-09 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
