Unravelling the electrical properties of epitaxial Graphene nanoribbons
实验研究了单层石墨烯带的电阻率随带宽从16 nm到320 nm的变化。实验结果是，电阻率遵循一个更显着的趋势比类似尺寸的金属纳米线，由于表面散射的边缘，带隙相关的影响和费米能级的偏移，由于边缘效应的组合。我们表明，电荷中性点开关极性低于约50 nm的带状宽度，并且在这一点上，电阻的热系数是最大值。因此，可以通过改变带宽度来控制主要掺杂类型。我们还表明，氧化铝钝化层上的平均自由程的载流子在石墨烯，这可以直接通过测量的宽度依赖的电阻率探测有显着的效果。我们提出了一个模型，考虑到边缘和约束效应的传导。
2019-05-23 cond-mat.mes-hall
Orientation Dependent Resistivity Scaling in Mesoscopic NbP Crystals
本文研究各向异性半金属 NbP 的取向相关电阻率缩放，利用聚焦离子束制备介观结构并结合 Fermi 面模型揭示表面散射机制，为未来超小型互连材料评估提供方法。
2025-02-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
On-Surface Synthesis of Graphene Nanoribbons on Two-Dimensional Rare Earth-Gold Intermetallic Compounds
在这里，我们展示了两种可靠的路线，用于在TbAu 2/Au（111）上制备扶手椅边缘石墨烯纳米带（GNRs），属于一类二维铁磁稀土-金金属间化合物。直接在TbAu 2上的表面合成导致GNRs的形成，GNRs是短的并且彼此互连。相比之下，嵌入方法-直接在Au（111）上表面合成GNR，然后进行稀土嵌入-在TbAu 2/Au（111）上产生GNR，其中条带和TbAu 2都具有与直接生长在清洁Au（111）上的那些相当的高质量。此外，生长的带保持相同的带隙，而从p掺杂到弱n掺杂，主要是由于在稀土嵌入后的衬底的功函数的变化。嵌入方法也可以用于在各种稀土金属间化合物上制造其他类型的GNR，提供定制磁性基底上GNR的电子和磁性的平台。
2021-04-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Diluted chirality dependence in edge rough graphene nanoribbon field-effect transistors
我们研究了各种结构非理想性对扶手椅边缘石墨烯纳米晶体管场效应晶体管（GNRFFET）性能的影响。我们的研究结果表明，边缘粗糙度稀释的手征依赖性往往预测的理论，但没有实验。相反，GNR可分为宽（半金属）与窄（半导体）条带，从而定义了宽-窄-宽全石墨烯器件和互连的构建块。小的带隙限制了漏极偏压，但牺牲了GNRFFET中的带间隧穿。我们概述了器件性能指标和非理想性之间的关系，如宽度调制，宽度位错和表面台阶，和非理想性参数，如粗糙度幅度和相关长度。
2009-05-12 cond-mat.mes-hall
Electrostatic edge effects versus edge doping in graphene nanoribbons: a scanning gate microscopy and modelling study
本文通过计算和实验研究了石墨烯纳米带边缘与体效应在电中性点切换中的影响，发现边缘电场增强导致CNP移动，但无符号变化，可能源于能带结构变化。
2026-10-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Analytic solution to pseudo-Landau levels in strongly bent graphene nanoribbons
本文同等处理非均匀 Fermi 速度与赝磁场，给出强弯曲石墨烯纳米带赝朗道能级的解析解，可由 ARPES 和输运实验检验并推广至其他材料。
2023-06-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Thermal properties of bended graphene nanoribbons from nonequilibrium molecular dynamics
采用非平衡分子动力学模拟研究了弯曲石墨烯纳米带的热性质。由于手征性和Kapitza电导的影响，弯曲GNRs的热导率与弯曲角度呈非单调关系。当允许恒定的热通量流动时，在内角处观察到急剧的温度跳变。根据这些跳跃的大小，我们计算了作为弯曲角度的函数的Kapitza电导。此外，还对弯折处的内圆角进行了修正，以改变弯折处的传热能力。推导了由各部分的热导率得到整个结构的热导率的公式，以指导GNR互连电路的设计。
2012-02-29 cond-mat.mes-hall
Calculation of Cu/Ta interface electron transmission and effect on conductivity in nanoscale interconnect technology
纳米级金属互连中的电阻率增大是集成电路中的性能限制因素。在这里，我们提出了计算的电子散射和传输之间的界面铜互连和它们的阻挡层，在这种情况下Ta。我们还提出了一个半经典模型来预测这种散射的技术影响，并发现阻挡层可以显着降低电导率，与以前发表的测量结果一致。
2009-10-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Highly tunable spin-dependent electron transport through carbon atomic chains connecting two zigzag graphene nanoribbons
受最近成功从石墨烯中切割出稳定碳原子链的实验的启发，我们研究了连接两个锯齿形石墨烯纳米带的碳链的器件结构，其具有高度可调的自旋相关输运性质。基于非平衡格林函数方法结合密度泛函理论的计算表明，输运行为对铅的自旋构型和带隙中桥的位置很敏感.中间的桥给出了总体良好的耦合，除了在费米能周围，其中具有反平行自旋的引线产生小的传输间隙，而具有平行自旋的引线给出有限的态密度，并在碳链中的原子数方面引起电导的奇偶振荡。另一方面，在边缘处的桥显示出与自旋极化边缘态相关的输运行为，在传输函数中呈现出在费米能旁边的尖锐的纯$α$ -自旋和$β$ -自旋峰。这使得通过调整引线的自旋状态和桥位置来实现片上互连或自旋电子器件成为可能。
2012-05-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Theoretical study of scattering in graphene ribbons in the presence of structural and atomistic edge roughness
我们研究了电荷掺杂的石墨烯带和边缘不完善的纳米带的扩散电子输运性质。我们考虑不同的制度的边缘散射，从宽的石墨烯带（部分）扩散边缘散射带大的宽度变化和纳米带原子边缘粗糙度。对于后者，我们介绍了一种基于赝势的方法，允许原子的治疗的能带结构和散射势，在自洽的解决方案的玻尔兹曼输运方程内的弛豫时间近似，并考虑到边缘粗糙度的属性和统计。所得的电阻率强烈地依赖于带的取向，Z字形（扶手椅）带显示最小（最大）的电阻率和中间带取向表现出中间电阻率值。结果还显示出清晰的电阻率峰值，对应于由于约束诱导的子带量子化的态密度的峰值，除了扶手椅边缘带，其表现出非常强的宽度依赖性，因为它们的claromatic行为。此外，我们确定了一个强大的相互作用之间的相对位置的两个山谷的石墨烯沿运输方向，原子的边缘粗糙度的相关配置文件，和手性谷模式，导致一个特殊的强烈抑制电阻率制度，最明显的锯齿形取向。
2019-02-07 cond-mat.mes-hall
Surface-dominant transport in Weyl semimetal NbAs nanowires for next-generation interconnects
本研究通过热机械纳米成型合成了直径最小40 nm的单晶Weyl半金属NbAs纳米线，其室温电阻率低至9.7 +/- 1.6 microOhm-cm，归因于表面主导导电，展现出高击穿电流密度和热导率，有望成为超越铜基限制的下一代互连材料。
2025-03-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Size-Dependent Grain Boundary Scattering in Topological Semimetals
我们评估的可行性拓扑半金属应用在先进的互连技术，导体尺寸是几个纳米的顺序和晶界预计将普遍存在。采用第一性原理计算结合非平衡格林函数（NEGF）方法研究了拓扑半金属CoSi和CoGe薄膜的电子输运性质和晶界散射.与传统的互连金属，如铜和铝，我们发现，CoSi和CoGe进行主要是通过拓扑保护的表面状态在薄膜结构，即使在晶界的存在下。对于有晶界和无晶界的CoSi和CoGe薄膜，面积归一化电阻随膜厚的减小而减小;具有晶界的拓扑半金属薄膜中的表面主导的输运机制展示了经典电阻率尺寸效应的全新范例，并表明这些材料可能是作为纳米互连应用的有希望的候选材料，其中高电阻率作为限制半导体器件性能的主要瓶颈。
2022-09-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Mechanically Exfoliated Metallic Delafossite PdCoO2 Nanomembranes: Quantum Transport and Electrical Evaluation Toward Interconnect Applications
University of Minnesota, Twin Cities（明尼苏达大学双城分校）
本文通过机械剥离制备单晶PdCoO2纳米膜，研究准二维输运性质，观测到Shubnikov-de Haas和Aharonov-Bohm振荡，并评估其互连应用潜力，展示出高电流密度和热稳定性。
2026-06-23 cond-mat.mes-hall
Influence of quantum-mechanical boundary roughness resistance on copper nanolines
铜纳米线制造工艺通常被用作先进的电子器件中的互连。铜电阻率由于限制而增加到高于体电阻值，从而损害性能。最近的电子输运测量清楚地表现出这种效果的纳米线，其宽度范围在80和500 nm之间，在低温和室温下。考虑电子表面和晶界散射的半经典模型的有限尺寸效应的解释，但拟合不捕捉强线宽依赖的数据低于100 nm。这封信解释了如何从量子力学的表面粗糙度效应，开始有助于强烈的线条窄于平均自由程。这种类型的粗糙度散射将有助于未来20 nm的互连电阻率增加40%。
2009-06-19 cond-mat.mes-hall
Suppressed conductance in a metallic graphene nano-junction
计算了由两个无带隙石墨烯纳米带互连形成的金属石墨烯结的线性电导谱。在狄拉克点附近出现了很强的电导抑制。我们发现，这样的电导抑制产生的反共振效应与本地化的边缘状态在边缘肩的交界处。由于反共振的电导谷是相当强大的杂质和空位散射的存在。并且电导谷的中心可以容易地通过施加在较宽的纳米尺度上的电场来调谐。
2008-08-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Graphene Nanoribbons: from chemistry to circuits
Y图是一个强大的工具，用于理解系统的各种视图（行为，结构，物理）之间的关系，在不同的抽象层次，从高层次，架构和电路，到低层次，设备和材料。因此，我们使用适用于石墨烯的Y图来指导本章，并探索各种视图和抽象层次之间的关系。我们从最内层开始，即结构和化学观点。图案化的石墨烯纳米带（GNR）的边缘化学位于石墨烯和苯之间的中间，并且相应的应变提升了简并性，否则简并性会促进块状石墨烯中的金属性。与此同时，边缘的粗糙度会洗掉手性特征，使纳米尺度的宽度成为金属性的主要仲裁者。宽度依赖的导电性允许单片图案化的宽-窄-宽全石墨烯互连沟道异质结构的设计。在一个三端的化身，这种几何形状表现出优越的静电，一个相应的良性短沟道效应和减少接触肖特基势垒通过共价键合。然而，小的带隙使得器件对带间隧穿透明。通过对能带结构的基本渐近约束，增加带隙的宽度限制（或其他打破亚晶格对称性的方法），即使对于非常纯的样品，也会降低迁移率。一个类似的权衡，最终之间的错误率（可靠性）和延迟（切换速度）可以预计持续所有的石墨衍生物。因此，进行到一个更高的水平，一个紧凑的模型来捕捉复杂的纳米电路，最终在逆变器的特性，设计指标和布局图。
2011-05-09 cond-mat.mes-hall
Epitaxial metals for interconnects beyond Cu
使用Fuchs-Sondheimer的半经典模型对生长在c面蓝宝石衬底上的Co（0001）和Ru（0001）单晶薄膜的实验测量电阻率与厚度的函数进行建模。模型拟合表明，Ru的电阻率将在大约20 nm的厚度处交叉低于Co的电阻率。对于厚度大于20 nm的Ru膜，透射电子显微镜证据线程和失配位错，堆垛层错和变形孪晶。Co膜暴露于环境空气中，以及在Ru上沉积SiO2、MgO、Al 2 O3和Cr2 O3的氧化物层降低了金属层的表面镜面度。然而，对于Ru膜，在还原环境中退火恢复表面镜面反射。Co在外延沉积的Ru层上的外延电化学沉积被用作示例来证明产生用于后端制程结构的外延互连的可行性。以Ru互连线为例，描述了一种基于紧束缚方法的电子输运模型。该模型允许计算包含大原子系综（10^5-10^6）的结构的电导率，与系统尺寸呈线性关系，也可以包含缺陷。
2020-04-02 cond-mat.mes-hall
Breakdown Current Density of Graphene Nano Ribbons
石墨烯纳米带（GNRs）的宽度低至16 nm的特征在于其载流能力。研究发现，GNR具有令人印象深刻的击穿电流密度，约为10^8 A/cm 2。击穿电流密度被发现有一个倒数关系GNR电阻率和数据拟合点焦耳加热作为击穿的可能机制。GNR的优异载流能力将对其在片上电互连中的应用具有价值。发现亚20 nm石墨烯带的热导率大于1000 W/m-K。
2009-06-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electronic structures and transport properties of cove-edged graphene nanoribbons
利用紧束缚模型研究湾边之字形石墨烯纳米带（CZGNRs），发现其可视为互连石墨烯量子点（GQDs），带隙与GQD尺寸成反比，并揭示了边缘缺陷及电极材料对输运性质和隧穿电流的显著影响。
2023-10-24 cond-mat.mes-hall
Robustness of topologically protected transport in graphene-boron nitride lateral heterostructures
以前，石墨烯纳米带设置在横向异质结构与六方氮化硼被预测支持拓扑保护状态在低能量。我们调查如何强大的这些国家的输运性质对晶格无序。我们发现，不耦合锯齿形石墨烯纳米管的两个谷的无序形式不影响在低偏压下的输运性质，这表明这些横向异质结构是非常有前途的候选芯片级导电互连。确实耦合两个谷的无序形式，例如石墨烯带中的空位，或石墨烯-六方氮化硼界面处扶手椅边缘的大量夹杂物，将对传输产生负面影响。然而，这些形式的紊乱在目前的实验中并不常见。
2016-09-06 cond-mat.mes-hall
Electron density and transport in top-gated graphene nanoribbon devices: First-principles Green function algorithms for systems containing large number of atoms
石墨烯纳米晶体管（GNR）场效应晶体管的最新制造对碳纳米电子学的第一原理建模提出了挑战，因为该器件中存在数千个原子。基于非平衡格林函数理论和密度泛函理论的量子输运算法（NEGF-DFT），最初是为了计算平衡态和有限偏压下的自洽电子密度而开发的（作为获得电导或电流-电压特性的先决条件，分别）用于附着到金属电极的小分子，其中通常仅模拟几百个原子。在这里，我们介绍了两个数值上有效的算法，使它有可能扩展的NEGF-DFT框架，涉及大量的原子的设备模拟相结合。我们说明这两种算法融合到NEGF-DFT类型的代码通过计算电荷转移，电荷再分布和电导在dielag-GNR/可变宽度扶手椅-GNR/dielag-GNR双端器件覆盖的石墨烯层制成的栅电极以及。在该装置的模拟中心区域内的碳和边缘钝化氢原子的总数为~7000。我们的自洽模型的栅极电压效应表明，可能需要相当大的栅极电压，以转移所提出的AGNR互连的带隙和开关的运输从绝缘到一个单一的开放导电通道的制度。
2009-09-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Stretch-induced tunability of electrical transport properties of three-dimensional graphene-based foam structures
本文研究了预拉伸对三维石墨烯基泡沫电输运性能的调控作用，提出包含三种导电机制的导电网络模型，揭示了电阻率温度依赖性转变的机理，为优化可拉伸电子器件提供指导。
2024-08-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Monolithically Patterned Wide-Narrow-Wide All-Graphene Devices
我们从理论上研究了全石墨烯纳米晶体管场效应晶体管（GNRFFET）的性能优势，其沟道和源极/漏极（接触）区域由二维单层石墨烯单片图案化。在我们的模拟器件中，源极/漏极和互连区域由半金属的宽石墨烯纳米晶（GNR）部分组成，而沟道区域由打开半导体带隙的窄GNR部分组成。我们的模拟采用了一个完全原子模型的设备，接触和界面区域使用紧束缚理论。的电子结构耦合与自洽的三维泊松方程捕获的非平凡的接触静电，随着量子动力学制定的非平衡格林函数（NEGF）的基础上的运输。虽然我们只考虑一个特定的设备的几何形状，我们的研究结果建立了几个一般的性能优势，这样的单片器件（除了那些相关的制造和图案化），即改善静电，抑制短沟道效应，欧姆接触在窄到宽的接口。
2010-06-10 cond-mat.mes-hall
Momentum-Resolved Relaxation-Time Approach for Size-Dependent Conductivity in Anisotropic Metallic Films
提出动量分辨弛豫时间框架，结合密度泛函理论与玻尔兹曼输运方程，无需经验拟合即可准确预测各向异性金属薄膜的尺寸相关电阻率，为纳米电子学互连材料设计提供高效可靠的计算途径。
2025-08-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effect of doping on hot-carrier thermal breakdown in perforated graphene metasurfaces
本文研究掺杂对穿孔石墨烯超表面热载流子热击穿S形伏安特性的影响，揭示相关电热正反馈机制，为优化该类结构的电子、光电器件提供框架。
2025-11-14 cond-mat.mes-hall
