Single hole transistor in a p-Si/SiGe quantum well
通过向纳米结构的顶部栅电极施加电压，在p-Si/SiGe量子阱中图案化单孔晶体管。通过在顶栅蒸发之前氧化蚀刻的半导体表面和台面壁来实现选通。显著的库仑阻塞效应观察到在小耦合的晶体管岛的源极和漏极。
2000-09-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Graphene microwave transistors on sapphire substrates
我们已经开发了在微波频率下工作的蓝宝石衬底上的金属氧化物石墨烯场效应晶体管（MOGFET）。对于单层膜，我们得到的渡越频率高达~ 80 GHz的栅极长度为200 nm，和功率增益的最大频率约为3 GHz的这个特定的样品。鉴于蓝宝石上纳米结构的电荷噪声大幅降低，以及这种材料在低温下的高稳定性和高性能，我们的蓝宝石MOGFET非常适合低温宽带低噪声放大器。
2011-06-27 cond-mat.mes-hall
A Magnetic-Field-Effect Transistor and Spin Transport
提出了一种产生自旋极化电流并具有巨负磁阻的磁场效应晶体管。该装置由一个接地的磁性外壳包裹或夹在中间的超导通道（导线或带材）组成。该设备的操作的过程是从通道中的自旋组件之一的撤回，并通过磁壳层的接地边界的耗散，导致在自旋极化电流的磁壳层通道。该器件可以产生几乎完全自旋极化的电流，并预测了巨负磁电阻效应。
2003-11-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Duality of quantum competing system
我们构造了一个研究量子竞争系统的对偶正则形式理论。在这样一个系统中，作为电流和电压之间的关系，我们假设的对偶条件。我们考虑两种类型的竞争系统。其中一类系统由SC（超导体）/SI（超绝缘体）/SC结的三明治结构组成，其双结由SI/SC/SI结的三明治结构组成。另一种类型的这些系统是由SC/FM（铁磁体）/SC结的三明治结构。其双结由FM/SC/FM结（自旋约瑟夫森结）的三明治结构组成。我们推导出了相互对偶系统中相位与粒子数之间的关系。作为对偶竞争系统的一个应用，我们介绍了量子自旋晶体管。
2012-04-04 cond-mat.mes-hall
High current density electrical breakdown of TiS3 nanoribbon-based field-effect transistors
基于层状材料的纳米结构晶体管的高场传输特性不仅从器件物理学的角度来看是重要的，而且对于下一代电子学中的可能应用也是重要的。随着层状材料作为传统硅技术替代品的前景越来越好，我们在这里研究了层状材料三硫化钛（TiS 3）的高电流密度特性。我们观察到高击穿电流密度高达1.7 10^6 A/cm^2的TiS 3纳米带为基础的场效应晶体管，其中最高的半导体纳米材料。调查负责电流击穿的机制，我们进行了体TiS 3的热重分析，并与密度泛函理论（DFT）和动力学蒙特卡罗计算的结果进行比较。我们得出结论，氧化的TiS 3和随后的解吸硫原子起着重要的作用，在环境条件下的材料的电击穿。我们的研究结果表明，TiS 3是一种有吸引力的高功率应用材料，并提供洞察的热和缺陷激活机制负责在纳米结构的设备中的电击穿。
2017-04-18 cond-mat.mes-hall
Spin injection and perpendicular spin transport in graphite nanostructures
有机和碳基材料对自旋电子学是有吸引力的，因为它们的小自旋轨道耦合和低超精细相互作用预计会产生大的自旋弛豫时间。然而，相应的自旋弛豫长度不一定是大时，运输是通过弱相互作用的分子轨道。在这里，我们使用石墨作为模型系统和研究自旋输运方向垂直的弱键合石墨烯片。我们实现了高度（75%）的自旋极化电子注入到300-500 nm的石墨纳米结构和高达17 nm厚，并观察运输没有任何可测量的自旋信息的损失。在石墨为基础的自旋阀三明治的局部自旋输运的直接可视化也显示了空间均匀和近统一的传输在费米能级以上的1.8 eV的电子。
2010-05-21 cond-mat.mes-hall
BN/Graphene/BN Transistors for RF Applications
在这封信中，我们展示了第一个用于RF应用的BN/石墨烯/BN场效应晶体管。BN/石墨烯/BN结构可以保持石墨烯的高迁移率，即使当其夹在衬底和栅极电介质之间时。已经制造了使用双层石墨烯沟道的场效应晶体管（FET），其中栅极长度LG=450 nm。对于电子和空穴传导，实现了超过1A/mm的电流密度和接近250 mS/mm的DC损耗。首次对该器件结构进行RF表征，给出电流增益截止频率fT=33 GHz和fT·LG乘积15 GHz μ m。通过BN/石墨烯/BN结构获得的改进的性能非常有希望实现下一代高频石墨烯RF电子器件。
2011-08-09 cond-mat.mes-hall
Transport Spectroscopy of Single Phosphorus Donors in a Silicon Nanoscale Transistor
我们发展了奈米级的双闸极场效电晶体，以研究单一有意植入的磷供体的电子态与输运性质。这些器件提供了纳米电子学潜在应用所需的关键参数的高水平控制。对于捐助者，我们解决了相应的两个电荷状态依次被自旋向下和自旋向上的电子占据的过渡。充电能量和Lande g因子与门控纳米结构中的供体的预期一致。
2010-02-02 cond-mat.mes-hall
Quantum supercurrent transistors in carbon nanotubes
纳米结构中的电子输运受超导引线的影响很大。如果纳米结构和超导体之间的界面足够透明，则由于约瑟夫森效应，无耗散电流（超导电流）可以流过器件。约瑟夫森耦合，通过零电阻超导电流测量，已获得通过隧道势垒，超导收缩，正常金属，和半导体。耦合机制从隧穿到Andreev反射。后一个过程总是通过具有连续态密度的正常型系统发生。在这里，我们研究了通过离散态密度流动的超电流，即，放置在超导电极之间的量子点或人造原子的量子化单粒子能量状态。为此，我们利用有限尺寸的碳纳米管（CNT）的量子特性。通过栅电极，连续的离散能态被调谐为与超导引线中的费米能量共振的ON和OFF，从而导致临界电流的周期性调制以及正常状态下的电导与超导电流之间的非平凡相关性。我们发现，与现有的理论很好的协议，临界电流和正常状态电阻的产品成为一个振荡函数，在以前探索的制度是恒定的。
2006-01-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
A Digital Switch and Femto-Tesla Magnetic Field Sensor Based on Fano Resonance in a Spin Field Effect Transistor
我们表明，自旋场效应晶体管，实现了半导体量子线通道夹在半金属铁磁接触，可以有Fano共振的透射光谱。这些共振的出现是因为铁磁体是半金属的，所以费米能级可以被放置在多数自旋带之上，但在少数自旋带之下。在这种情况下，多数自旋将传播，但少数自旋将消失。在低温下，可以利用Fano谐振来实现数字二进制开关，该开关可以以几十微伏的非常小的栅极电压摆幅来接通或关断，从而在切换期间产生极小的动态功耗。如果每个晶体管在Fano谐振附近偏置，则500，000 x 500，000个这样的晶体管的阵列可以以1毫微微特斯拉/平方{Hz}的灵敏度检测磁场中的超小变化。
2007-11-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Single-dopant resonance in a single-electron transistor
半导体纳米结构中的单一掺杂剂最近已经被详细研究，因为它们是量子比特的良好候选者，只要它们被耦合到检测器。在这里，我们报告一个单一的作为施主原子的单电子晶体管（SET）的硅纳米线场效应晶体管的耦合。实现电容和隧道耦合，后者导致通过SET的电导急剧增加，高达一个数量级。与实验同步发展的速率方程理论很好地解释了实验结果。
2010-12-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Giant thermovoltage in single InAs-nanowire field-effect transistors
毫伏范围的热电压证明在单一的InAs纳米线的场效应晶体管。由于埋入式加热方案，我们驱动大的热偏压DT> 10 K和纳米结构上的电导的强场效应调制。这使得精确映射的Seebeck系数S的演变作为室温和100 K $之间的门控电导率的函数。基于这些实验数据的电子迁移率的一个新的估计。这个值进行了比较，与标准的场效应为基础的迁移率估计的结果和讨论有关的设备中的电荷陷阱的效果。
2013-12-10 cond-mat.mes-hall
Electrothermal Transistor Effect and Cyclic Electronic Currents in Multithermal Charge Transfer Networks
一个理论的发展来描述的能量和电荷的耦合传输网络中的电子供体-受体网站，这是坐在一个热的非均匀的环境中，转移动力学是占主导地位的马库斯型跳跃率。结果发现，在这样的系统中的热量和电荷转移的耦合引起的异国情调的运输现象，是不存在的热均匀系统，不能用标准的热电关系。具体地，给定网络中的热晶体管放大和循环电子电流的方向性和程度可以通过调谐系统中的底层温度梯度来控制。这些研究结果的应用程序对多热电流的最佳控制说明了一个范例的纳米结构。
2019-08-01 cond-mat.mes-hall
Spin interferometry with electrons in nanostructures: A road to spintronic devices
半导体纳米结构中电子的波动性质导致类似于相干光所表现出的空间干涉效应。自旋-轨道耦合的存在使得自旋空间和真实空间中的干涉相互依赖，使得可以通过解决其轨道自由度来操纵电子的自旋状态。这表明了光学干涉仪的电子模拟物作为新自旋电子学设备蓝图的实用性。我们证明了这个概念的有用性，使用马赫-曾德尔干涉仪作为一个例子。它的自旋相关的模拟实现了一个自旋控制的场效应晶体管没有磁性接触，并可用作量子逻辑门。
2004-10-01 cond-mat.mes-hall
Kondo effect in nanostructures
当与费米气体的耦合在相互作用系统的简并基态多重态中引起跃迁时，就会产生近藤效应。在任何纳米尺度的输运实验中，与费米气体的耦合和相互作用都是自然存在的。同时，许多纳米结构可以容易地调谐到简并点附近。这就是为什么各种形式的近藤效应经常影响中尺度和纳米尺度系统中的低温输运。在这篇简短的综述中，我们讨论了近藤效应的基本物理及其在低温下通过单电子晶体管的电子输运中的表现。
2006-02-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
First-principles Simulations of a Graphene Based Field-Effect Transistor
我们改进了一种新的方法来进行基于石墨烯的垂直场效应隧穿晶体管的第一原理模拟，该晶体管由石墨烯$|$ { \it h}-BN $|$石墨烯多层结构组成。在密度泛函理论的框架内，我们利用有效屏蔽介质（ESM）方法来适当地处理静电势的边界条件，并研究栅极电压的影响。自洽地计算了顶部和底部石墨烯层的自由载流子分布和能带结构。根据微观介电常数理论，逐层计算了夹在石墨烯层之间的{ \it h}-BN薄膜的介电性能。我们发现BN层的结晶性与{ \it h}-BN的结晶性非常接近。根据界面电荷再分布的分析，与石墨烯的界面对{ \it h}-BN的介电性质的影响是微弱的。
2015-04-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
An Efficient Method for Quantum Transport Calculations in Nanostructures using Full Band Structure
半导体器件的缩放已经达到了一个阶段，在这个阶段，考虑这些超小型器件中传输的量子力学方面已经变得绝对必要。在这些模拟中，经常排除严格的能带结构处理，因为它构成了巨大的计算挑战。本文提出了一种有效的计算全能带结构纳米线晶体管中全三维耦合量子输运的方法。我们已经通过模拟p型Ge纳米线晶体管中的空穴传输显示了该方法的功率。空穴能带结构从我们最近的邻居sp 3s * 紧束缚哈密顿量同意以及定性与更复杂和更精确的计算，考虑第三最近的邻居。计算的I-V结果表明，如何移动的能带，由于限制可以准确地捕捉到只有在一个完整的带全量子模拟。
2008-01-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantum Conductivity for Metal-Insulator-Metal Nanostructures
我们提出了一种基于量子力学的方法，用于分配量子电导率时，施加交流电场在两个等离子纳米粒子之间的可变间隙与绝缘体夹在它们之间。量子隧穿效应是由一组量子电导率系数描述的线性交流电导率响应于所施加的场的频率和非线性系数，调制场的振幅在基频及其谐波。的量子电导率，确定没有合适的参数，具有频率和间隙的依赖性，可以应用于确定强施加的电磁场的非线性量子效应，即使当系统是由不同的金属纳米结构。我们的方法比较以及文献中报道的量子隧穿效应的结果，它是简单的扩展到一些系统与不同的金属和不同的绝缘体之间。
2013-09-12 cond-mat.mes-hall physics.optics
Projected Performance Advantage of Multilayer Graphene Nanoribbon as Transistor Channel Material
评估了多层石墨烯纳米管（GNR）场效应晶体管（FET）的性能极限，并与单层GNR FET和碳纳米管（CNT）FET进行了比较。结果表明，与薄的高k栅极绝缘体和减少层间耦合，多层GNR FET可以显着优于其CNT对应物具有类似的栅极和带隙方面的弹道导通电流。在存在光学声子散射的情况下，其在石墨烯衍生的纳米结构中具有短的平均自由程，多层GNRFET的优点甚至更加显著。模拟结果表明，具有非公度非AB堆叠和弱层间耦合的多层GNR是高性能GNR FET的最佳候选者。
2009-12-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Proximity induced ferromagnetism, superconductivity, and finite-size effects on the surface and edge states of topological insulator nanostructures
Bi $_{2}$ Te $_{3}$和Bi $_{2}$ Se $_{3}$是公知的3D-拓扑绝缘体。由这些材料制成的膜表现出具有狄拉克色散的类金属表面态，并具有高迁移率。高迁移率类金属表面态可以用作基于TI的场效应晶体管的沟道材料。虽然这种晶体管提供了优越的终端特性，但它们存在固有的零带隙问题。表面态的带隙的缺乏阻止了容易的关断机制。在这项工作中，可以采用的技术，很容易打开的TI表面状态的带隙。描述了两种方法：1）用磁化轴可控的铁磁体覆盖表面态。铁磁体的磁化强度作为交换相互作用项纳入哈密顿量。2)一个\textit{s}波超导体，由于邻近效应，当耦合到3D-TI打开表面上的带隙。这种TI超导体异质结建模使用Bogoliubov-de Gennes哈密顿量。还提出了一个比较，证明有限尺寸效应的表面状态的3D-TI和边缘状态的碲化镉/碲化汞/碲化镉为基础的2D-TI。与需要至少100.0 $ \mathrm{nm} $的厚度的2D-TI结构相比，3D-TI纳米结构可以减小到低至10.0 $ \mathrm{nm} $的尺寸。所有的计算使用连续四带k.p哈密顿量。
2014-09-02 cond-mat.mes-hall
Charge transport through a semiconductor quantum dot-ring nanostructure
门控纳米结构的输运性质关键取决于其状态与电极状态的耦合。在单个量子点的情况下，对于给定的量子态，耦合是恒定的，或者可以通过附加的门控稍微修改。在本文中，我们考虑了一个同心点环纳米结构（DRN），并表明其输运性质可以大大修改，由于独特的几何形状。我们计算的直流电流通过DRN在库仑阻塞制度，并表明它可以有效地作为一个单电子晶体管或电流整流器。在这两种情况下的传输特性强烈地依赖于限制潜力的细节。计算进行了低和高偏置制度，后者是特别有趣的背景下，由于快速弛豫过程的电流整流。
2015-03-11 cond-mat.mes-hall
Quantum-interference-controlled three-terminal molecular transistors based on a single ring-shaped-molecule connected to graphene nanoribbon electrodes
我们研究了全碳氢分子晶体管，其中锯齿形石墨烯纳米带扮演着连接到环形18-轮烯分子的三个金属电极的角色。使用非平衡格林函数形式主义结合密度泛函理论，最近扩展到多终端设备，我们表明，拟议的纳米结构呈现指数小传输时，源极和漏极连接在一个配置，确保相消干涉的电子路径周围的环。第三个电极，作为一个附加的无限阻抗电压探针或作为一个“空气桥”的顶栅覆盖一半的分子环，引入移相，使晶体管进入“开”状态，其传输在后一种情况下接近一个单一的传导通道设备的最大极限。通过后一种器件的电流也可以通过施加栅极电压来控制在远离平衡状态。
2010-12-01 cond-mat.mes-hall
Electron Transport in Hybrid Metallic Nanostructures (Metallic Nanoelectronics)
本文从金属纳米电子学的角度，对混合金属纳米结构的物理和技术进行了综述。在演讲开始时，人们注意到会议上的大多数演讲都不涉及电子学，而是传感器的物理学，因为他们致力于研究温度，磁场的影响，而电子学则是通过电气手段调制电导。综述了金属中电场效应的最新研究进展，包括量子场效应和超薄金属薄膜中的量子场效应。提出了一种二维金属薄膜金属场效应晶体管的设计方法，并对电场效应进行了估算。有人强调，2D金属纳米结构可能显示出与块状金属完全不同的性质，本质上是新材料。给出了在可及电场中表现出场效应的金属体系的例子。提出了一种能够制造具有热稳定性的超薄2D金属纳米结构的纳米技术。[1]静脉血栓形成Petrashov，http://www.lancs.ac.uk/users/esqn/nanoelectronics/talksaz.htm
2009-10-07 cond-mat.mes-hall
Scaling and Statistics of Bottom-Up Synthesized Armchair Graphene Nanoribbon Transistors
自下而上组装的纳米材料和纳米结构允许研究丰富和前所未有的量子相关和介观输运现象。然而，当它们被制成宏观器件时，很难量化从先进显微镜获得的几何或结构参数与测量的电特性之间的相关性。在这里，我们提出了一种策略，通过Monte Carlo器件模型连接纳米材料的形态和器件性能，并将其应用于了解自下而上合成的扶手椅型石墨烯纳米晶体管（GNR）晶体管的缩放趋势。开发了一种新的沟道长度为7 nm的GNR晶体管纳米工艺。通过实验数据与模型的比较，系统地研究了GNR空间分布和器件几何结构对器件性能的影响。通过这项研究，挑战和机遇的晶体管技术的基础上自下而上的合成GNR的精确定位，铺平了道路，GNR器件性能的进一步改善，为未来的晶体管技术节点。
2022-01-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantum dot behavior in transition metal dichalcogenides nanostructures
近年来，过渡金属二硫属化合物（TMDCs）半导体由于其独特的能带结构和新颖的电子性质而被用于量子现象的研究。在量子点（QD）中，电子被限制在所有的横向维度上，为详细研究和控制操纵单个量子系统提供了可能性。除了通过在纳米收缩中打开能隙来定义石墨烯QD之外，在存在带隙的情况下，可以在TMDC半导体上实现栅极定义的QD。本文综述了量子点在TMDCs纳米结构中的限制和输运。讨论了用于演示场效应晶体管和量子点等二维（2D）材料纳米结构的制造技术，主要基于电子束光刻和转移组装技术。随后，我们专注于通过TMDCs纳米结构和量子点的运输。随着纳米级材料表征的稳步改进和使用石墨烯作为跳板，2D材料提供了一个平台，可以创建与各种晶体集成的异质结构QD，每个晶体都具有完全独特的物理特性。
2017-01-14 cond-mat.mes-hall
Theoretical evaluation of [V$^{IV}$(α-C$_3$S$_5$)]${^2-}$ as nuclear-spin sensitive single-molecule spin transistor
在分子纳米自旋电子学在量子计算中的直接应用中，单分子自旋晶体管可以用来测量和控制核自旋量子比特。当电子自旋反转其极化时，电导发生跳跃，这发生在能级之间的所谓反交叉，而这又只发生在由核自旋状态决定的特定磁场中。到目前为止，这一过程仅用于铽（III）双（酞菁）配合物。在这里，我们从理论上探讨了一个高度稳定的分子自旋量子比特，钒三-二硫醇盐配合物[V $^{IV}$（α-C $_3$ S $_5$）] ${^2-}$是否有类似的行为。我们考虑这种分子夹在一个两端器件中，并确定了自旋相关的电导。我们验证了在最小偏置电压下的传输通道不与所占据的自旋轨道重叠，这表明自旋态可以在传导机制中存活。我们估计了一些物理参数来指导实验，并通过将其应用于两个化学相关的钒配合物来验证理论方法的鲁棒性。
2017-06-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Correlating the nanostructure and electronic properties of InAs nanowires
InAs纳米线的电子性质和纳米结构是相关的，通过创建多个场效应晶体管（FET）的纳米线生长具有低和高缺陷密度段。4.2 K载流子迁移率在导线的名义上无缺陷段中大约4倍。我们还发现，暗场光强度与迁移率相关，这表明一个简单的路线，选择具有低缺陷密度的线。在低温下，在InAs纳米线的高缺陷密度段上制造的FET显示出与单电子充电一致的传输特性，即使在具有低电阻欧姆接触的器件上也是如此。所获得的充电能量表明量子点形成在导线中的缺陷。这些结果加强了控制缺陷密度的重要性，以生产高品质的电气和光学器件使用InAs纳米线。
2010-10-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Enhancement of Carrier Mobility in Semiconductor Nanostructures by Carrier Distribution Engineering
本文提出通过对称化栅极配置或增加沟道厚度来工程化载流子的垂直分布，从而增强二维半导体中的载流子迁移率，在双栅极10层MoS$_2$中增长率达23%，为低功耗晶体管性能优化提供可行策略。
2023-06-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
WSe2 light-emitting tunneling transistors with enhanced brightness at room temperature
钼和钨的二硫属化合物的单层是直接带隙半导体，这使得它们在光电子应用中具有前景。特别是，由夹在原子级薄的六方氮化硼（hBN）和石墨烯电极之间的MoS 2单层组成的范德华异质结构允许获得低温外量子效率（EQE）为1%的发光量子阱（LEQW）。然而，基于MoS2和MoSe2的LEQW的EQE表现出许多其他材料的共同行为：它从低温条件到室温快速下降，破坏了它们的实际应用。在这里，我们比较MoSe2和WSe2 LEQW。我们表明，WSe2器件的EQE随温度而增长，室温EQE达到5%，这是MoS2和MoSe2量子阱在环境条件下先前最佳性能的250倍。我们将这种不同的温度依赖性归因于钨和钼二硫属化物导带态的自旋轨道分裂的反转符号，这使得WSe 2中的最低能量激子变暗。
2015-11-19 cond-mat.mes-hall
Image charge effects in single-molecule junctions: Breaking of symmetries and negative differential resistance in a benzene transistor
实验和理论研究都表明，在单分子结中，载流电子与诱导极化电荷之间的相互作用导致分子充电能的强重整化。然而，对电子激发和分子对称性的影响仍然不清楚。利用半导体纳米结构的单电子晶体管（SET）的理论框架，我们证明了图像电荷的相互作用打破了分子对称性的苯基单分子晶体管工作在库仑阻塞制度。这导致出现所谓的阻断状态，其引起负微分电阻（NDR）。我们表明，在多体矩阵元素，铅隧道耦合不对称性，和偏置极性之间的相互作用，在一个复杂的方式依赖于在一个破碎的苯SET的NDR的外观和其幅度。特别是，导致NDR的阻断状态的电流减少属性，示出消失在强烈的非对称隧道耦合，当分子耦合更强的漏电极。计算的IV特性可以作为在实验情况下的图像电荷破碎的分子对称性的指标。
2011-08-11 cond-mat.mes-hall
Simulating graphene-based single-electron transistor: incoherent current effects due to the presence of electron-electron interaction
本研究利用非平衡格林函数方法模拟了由石墨烯纳米带和碳纳米管电极组成的单电子晶体管，发现电子-电子相互作用引起的不相干效应在输运中起关键作用，并成功重现了库仑阻塞现象。
2024-09-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Topological Semimetal Nanostructures: From Properties to Topotronics
拓扑半金属以体Dirac锥或Weyl锥和表面费米弧态为特征，近年来引起了人们极大的研究兴趣。纳米结构具有大的比表面积和易实现的场效应门控，为探测和操纵拓扑量子态提供了理想的平台。源自这些拓扑状态的奇异物理性质赋予拓扑半金属对未来拓扑电子学（拓扑电子学）的吸引力。例如，线性能量色散关系对于宽带红外光电探测器是有希望的，拓扑表面态的自旋-动量锁定性质对于自旋电子学是有价值的，并且拓扑超导性对于容错量子比特是高度期望的。对于现实生活中的应用，拓扑半金属纳米结构的形式是必要的，在方便的制造和集成。本文从量子输运性质入手，综述了拓扑半金属纳米结构的最新研究进展。然后介绍了拓扑半金属基电子器件。最后，我们讨论了未来应该努力的几个重要方面，包括可控合成、量子态操纵、拓扑场效应晶体管、自旋电子学应用和拓扑量子计算。
2020-04-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Gate-controlled Suspended Titanium Nanobridge Supercurrent Transistor
在对全金属超导纳米晶体管进行的一系列实验中，最近显示出令人惊讶的门控效应。这些措施包括临界超导电流的全面抑制，准粒子人口的增加，超导相的操纵，和拓宽的开关电流分布。除了未来应用的巨大潜力外，这些发现还提出了关于这些现象起源的基本问题。到目前为止，有两个互补的假设正在争论中：超导体表面的静电触发轨道极化，或者从门中提取的高能准粒子的注入。在这里，我们通过一个完全悬浮的栅控钛纳米晶体管来解决这个关键问题。我们的几何形状允许消除任何直接注入的准粒子通过基板，从而使冷电子场发射通过真空的唯一可能的电荷传输机制。借助一个完全数值的3D模型，结合观察到的现象学和热的考虑，我们可以排除，与任何现实的可能性，冷电子场发射的发生。排除这两个微不足道的现象是关键的光理解的微观本质的超导纳米结构中的门控效应，这是一个未解决的难题，在当代超导。然而，从技术的角度来看，我们的悬浮制造技术提供了实现各种应用和基础研究的技术，例如，超导与纳米力学相结合。
2021-01-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Quantum transport in interacting nanodevices: from quantum dots to single-molecule transistors
对纳米级电子器件制造的前所未有的控制，使人们能够在量子领域进行高度可控和微调的实验，在量子领域，奇异效应现在可以被测量。在量子点器件中，低于特征能量标度的增强的电导是近藤单线态形成的标志。在类似的纳米电子器件的量子输运性质的精确预测是期望的设计最佳的功能和控制。标准传输方法在纳米结构细节、设置设计、温度和电压适用范围方面受到限制。为了克服这些问题，使我们获得建模的灵活性和准确的电导预测，在这篇论文中，我们分析推导出替代和改进的量子输运公式作为其出发点散射理论的Landauer-Büttiker公式，线性响应理论的Kubo公式，非平衡Keldysh理论的Meir-Wingreen公式和费米液体理论的Oguri公式。我们进行了系统的基准，我们的精确表达式，与标准的方法相比，使用数值重整化群技术。新的公式不仅重现文献结果，但也显示出更高的精度和计算效率，以及更广泛的适用范围内的制度和条件下，现有的方法无法达到。我们还推导了多轨道两铅相互作用纳米结构在库仑阻塞和混合价制度，产生可重复使用的电导预测直接在有效的模型参数的广义有效模型。最后，我们将我们的新配方应用于复杂的纳米电子系统，包括单分子苯晶体管，由石墨烯和半导体三重量子点制成的电荷近藤量子点。
2022-12-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el physics.comp-ph
Graphene Spin Transistor
石墨纳米结构，例如碳纳米管（CNT）和石墨烯，已被提出作为自旋传导的理想材料[1-7];它们具有长的电子平均自由程[8]和小的自旋轨道耦合[9]，因此预计具有非常长的自旋散射时间。此外，石墨烯中的自旋注入和检测为研究奇异电子态（如量子霍尔[10，11]和量子自旋霍尔[9]态）以及石墨烯带中的自旋极化边缘态[12]提供了新的机会。在这里，我们对铁磁坡莫合金电极接触的石墨烯进行了第一次非局部四探针实验[13]。我们观察到急剧的开关，并经常在电极的矫顽场的非本地电阻的符号反转，明确表示存在的自旋电流之间的注射器和检测器。非局域电阻随背栅电压准周期性地改变幅度和符号，观察到Fabry-Perot样振荡[6，14，15]，与量子相干输运一致。非局部电阻信号至少可以在T = 300 K时观察到。
2007-06-12 cond-mat.mes-hall
Thermal superconducting quantum interference proximity transistor
本文实验演示了通过相位调谐超导邻近效应控制纳米线热流的热超导量子干涉晶体管，实现温度调制和相位可调热存储功能，为相干热电子学器件设计奠定基础。
2022-04-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Atomistic Boron-Doped Graphene Field Effect Transistors: A Route towards Unipolar Characteristics
我们报告了掺硼石墨烯基场效应晶体管现实模型的完整量子模拟，包括基于DFT计算的原子细节。我们表明，三维（3D）泊松方程和薛定谔方程的自洽解与紧束缚哈密顿量的表示管理，以准确地再现孤立的硼掺杂石墨烯纳米颗粒的DFT结果。使用三维泊松/薛定谔求解器内的非平衡格林函数（NEGF）的形式主义，自洽计算的栅极屏蔽的散射电位引起的硼杂质已执行，允许的理论探索的晶体管特性的可调谐性。发现随着硼浓度的增加，硼掺杂的石墨烯晶体管接近单极行为，并且通过调节化学掺杂剂的密度，可以精细地调节电子-空穴传输不对称性。相应地，观察到器件中的迁移率间隙的开始。虽然计算的不对称性不足以保证适当的设备操作，我们的结果代表了改进的传输特性的方向的第一步，特别是，开发的模拟策略是一个强大的新工具，用于建模掺杂的石墨烯纳米结构。
2013-02-28 cond-mat.mes-hall
Time reversal reserved spin valve and spin transistor based on unconventional $p$-wave magnets
School of Physics and Materials Science, Guangzhou University（广州大学物理与材料科学学院）；Department of Physics, Southeast University（东南大学物理系）
提出利用非常规$p$-波磁体实现无需净磁化或相对论自旋-轨道耦合的自旋阀和自旋晶体管，通过交换场强度矢量的取向控制电导。
2026-05-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantum Criticality in Ferromagnetic Single-Electron Transistors
大量的证据表明，传统的量子临界点理论（QCP）是失败的，这表明需要引入新的激发。近藤纠缠的破坏和伴随的临界近藤效应可能是重费米子金属中这些涌现激发的基础-量子临界的原型系统-但这种效应仍然知之甚少。在这里，我们展示了如何铁磁单电子晶体管可以用来研究这种效果。我们从理论上证明了栅电压引起的量子相变。临界近藤效应表现为电导对温度的分数幂律依赖性（$T$）。交流电导和热噪声频谱具有相关的幂律频率依赖性（$ω$），此外，还显示出$ω/T$标度。我们的研究结果意味着，铁磁纳米结构构成了一个现实的模型系统，以阐明磁量子临界性，这是重费米子和其他大块材料与非费米液体行为的核心。
2005-12-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Transient effects in double quantum dot sandwiched laterally between superconducting and metallic leads
我们研究了超导导线与普通金属导线串联耦合的双量子点亚带隙中出现的瞬态现象，重点研究了超导邻近效应的发展。对于不相关的纳米结构，我们推导出明确的表达式的时间依赖性occupancy在两个量子点，电荷电流，和电子配对上诱导的个别点和它们之间。结果表明，初始组态对双量子点与超导库耦合后产生带隙束缚态的动力学过程有很大影响。特别是，当量子点最初被单独占据时，超导邻近效应将被暂时阻挡。这种{ \it三联体}/{ \it Andreev阻断}最近已经被实验报道用于嵌入约瑟夫森中的双量子点[D. Bouman等人，B 102，220505（2020）]和Andreev [P. Zhang等人，arXiv：2102.03283（2021）]连接。我们还讨论了关联效应在最低阶解耦方案中的作用，以及与时间相关的数值重整化群计算。竞争的排斥库仑相互作用与超导邻近效应导致重整化的间隙准粒子，加速量子振荡和缩小区域的瞬态现象，而动态Andreev封锁是非常明显的弱点间耦合限制。我们提出了可行的方法来检测的特征时间尺度，可以观察到的Andreev光谱。
2021-04-30 cond-mat.mes-hall
Coulomb blockade effects in anodised niobium nanostructures
铌薄膜纳米结构的制作使用电子束光刻和剥离过程涉及一个四层抗蚀剂系统。将具有微米长度和低于200 nm宽度的线沉积在绝缘衬底上，随后通过阳极氧化减薄。通过控制阳极化电压和时间，可以在线监测导线的电阻。该方法似乎适合于制造非常小的电阻器，用作单电子器件的偏置电阻器。这些电阻器的传输特性进行了测量，在毫开尔文温度。它们在零偏压附近具有非线性的电流-电压特性，并表现出从超导到绝缘的转变。偏移电压的分析表明，当薄膜的薄层电阻超过超导量子电阻约6.45千欧姆时，出现库仑阻塞。通过结合铌的角蒸发和阳极氧化制成具有两个可变厚度弱连接的单电子晶体管状几何形状的样品。在这些样品上沉积重叠的栅电极。漏-源电流-电压特性可以由栅极电压调制，给出多个超小隧道结系统的典型响应。论文包含一个五页的附录与光刻配方。
1997-10-03 cond-mat.mes-hall
Communication and information processing in magnetic nanostructures with edge spin waves
低耗散自旋数据处理是未来信息通信技术的发展方向之一。尽管取得了重大进展，但现有的磁振子器件还不是宽带的，并且具有有限的重定向自旋波的能力。在这里，我们提出了一个突破性的方法，在图案化的磁性纳米结构与不匹配的特性，利用自旋波类似的边缘波沿水壁边界传播的自旋波操纵。本文采用理论、微磁学模拟和实验相结合的方法，研究了面内直流磁场相对于磁结构边缘倾斜时，自旋波沿磁结构边缘的传播。所提出的边缘自旋波克服了先前技术所面临的重要挑战，例如自旋波传播方向的操纵，并且它们大大提高了在超过10 GHz的频率下传输信息的能力。边缘自旋波的概念允许设计广泛的逻辑器件，如分离器、干涉仪或边缘自旋波晶体管，这些器件具有前所未有的特性，并对信息技术产生潜在的强烈影响。
2017-05-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.other physics.app-ph
Nanocomposites of ferrocenyl-modified gold clusters and semiconducting polymers that integrate field-effect transistor and flash memory in a single neuromorphic device
本文通过将二茂铁修饰金纳米簇与半导体聚合物复合，在单一器件中集成场效应晶体管和闪存功能，并利用逾渗理论阐明忆阻开关机制，为神经形态器件和数据存储电路简化提供新途径。
2024-08-08 cond-mat.mes-hall
All-plasmonic switching effect in the graphene nanostructures containing quantum emitters
含有低维量子发射体的透视2D材料中的非线性等离子体效应可以是用于制造快速全等离子体触发器、晶体管和传感器的新型技术平台的基础。本文考虑了量子纳米线（NW）放置在纳米结构石墨烯片附近的系统中实现强等离子激元-激子耦合的条件。在强耦合条件下，研究了两个表面等离子体激元-极化激元（SPP）模在石墨烯波导中的非线性相互作用.利用二维全波电磁场模拟，研究了强泵浦SPP和弱信号SPP分别调谐到NW带间和带内跃迁时，NW短截线的不同透射率区域。我们发现这样一个制度的NW-SPP相互作用，对应于相消干涉的信号SPP通过短截线的透射率小于7%的情况下，泵浦SPP被关闭。相反，打开泵浦SPP导致过渡到短截线中的相长干涉，并且信号SPP透射率增强到93%。在我们的模型中，等离子体激元开关的效果发生与50 GHz的速率在波长8 μ m的信号SPP本地化内20 nm的石墨烯短柱装载核壳InAs/ZnS NW。
2023-01-31 cond-mat.mes-hall
Terahertz bolometric detectors based on graphene field-effect transistors with the composite h-BN/black-P/h-BN gate layers using plasmonic resonances
提出一种带 h-BN/b-P/h-BN 复合栅极和 b-P 热离子电流窗口的石墨烯 FET 室温太赫兹测辐射热探测器，利用高迁移率沟道激发等离激元共振并抑制 Peltier 冷却以提升响应度。
2023-06-03 cond-mat.mes-hall
k-Space imaging of anisotropic 2D electron gas in GaN/GaAlN high-electron-mobility transistor heterostructures
基于掩埋界面和异质结构的纳米结构是现代半导体电子学以及利用自旋电子学、多铁性、拓扑效应和其他新颖操作原理的未来器件的核心。这些系统的电子结构的知识解决了电子动量k提供了前所未有的洞察他们的物理。在这里，我们探讨了在GAN/AlGaN高电子迁移率晶体管（HEMT）异质结中形成的2D电子气，GaN/AlGaN高电子迁移率晶体管（HEMT）异质结具有阻挡层，这是当前高频和大功率电子器件中的关键元件。它的电子结构与角度分辨光电子能谱学，其探测深度被推到几个纳米，使用软X射线同步辐射访问。该实验产生直接的k空间图像的电子结构的基本原理，这个系统：费米面，频带色散和占用，以及傅立叶组成的波函数编码的k依赖的光电发射强度。我们发现显着的平面各向异性的电子费米面和有效质量连接与松弛的界面原子的位置，这转化为非线性（高场）的GAN/AlGaN异质结构的输运特性的饱和漂移速度的二维电子的各向异性。
2018-05-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Maximized Orbital and Spin Kondo effects in a single-electron transistor
我们研究了近藤机制中通过较小的量子点耦合到铅上的单电子盒（金属颗粒）的电荷涨落。这个问题最有趣的方面在于自旋近藤物理之间的相互作用，源于小圆点的自旋屏蔽和轨道近藤物理出现时，（电荷）Q=0和Q=e的颗粒的充电状态几乎简并。将Wilson的数值重整化群方法与微扰标度方法相结合，我们推进了我们以前的工作[K。Le Hur和P. Simon，Phys.Rev.B67，201308R（2003）]。我们强调，对于对称和轻微不对称的障碍，在这种设置中的电荷和自旋翻转事件的强纠缠不可避免地导致一个非平凡的稳定SU（4）Kondo不动点附近的简并点的颗粒。通过与夹在两个引线之间的小点类比，基态是费米液体，其显著地涂抹了库仑阶梯行为并且阻碍了Matveev对数奇异性的出现。最值得注意的是，相关联的近藤温度$T_K^{SU(4)}$可能会提高相比，在电导实验中，通过一个小的量子点$(\sim 1K)$，这使得我们的预测的观察先验访问。我们讨论了SU（4）关联态对外加磁场、偏离简并点、小圆点中的粒子-空穴对称性、非对称隧道结的鲁棒性，并对不同的交叉点进行了评论。
2003-06-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
THz-Driven Floquet Spin Valve-Modulator
Bogoliubov Laboratory of Theoretical Physics, JINR（博戈柳博夫理论物理实验室，欧洲核子研究中心）；Dubna State University（杜布纳国立大学）
研究一维量子环中自旋相关量子输运，基于散射矩阵框架，利用太赫兹场实现高精度自旋通道切换，借助电子游标效应产生选择性自旋相位旋转器等，提供热免疫、高速替代传统半导体静态自旋晶体管的方案。
2026-10-27 cond-mat.mes-hall
Photon-assisted spin transport in a two-dimensional electron gas
本文研究了外加阶梯势$V(x)$的二维电子气在电磁场照射下的自旋相关输运。在没有EF的情况下，电子光谱分裂成源自“Rashba”自旋轨道耦合的自旋子带。我们发现，传播电子的共振相互作用与组件EF平行的障碍诱导\textit{% non-equilibrium dynamic gap} $(2Δ_{R})$之间的自旋子带。这个能隙的存在导致相干自旋翻转过程，导致自旋极化电流和大的磁电阻，即自旋阀效应。这些效应可用于控制半导体纳米结构（例如自旋晶体管、自旋阻断器件等）中的自旋输运，通过改变外部辐射的强度S和频率$ω$。
2007-11-05 cond-mat.mes-hall
0-$π$ transition driven by magnetic proximity effect in a Josephson junction
We theoretically study the Josephson effect in a superconductor/normal metal/superconductor ({ \it S}/{ \it N}/{ \it S}) Josephson junction composed of $s$ -wave { \it S}s with { \it N} which is sandwiched by two ferromagnetic insulators ({ \it F}s), forming a spin valve, in the vertical direction of the junction. We show that the 0- $π$ transition of the Josephson critical current occurs with increasing the thickness of { \it N} along the junction. This transition is due to the magnetic proximity effect (MPE) which induces ferromagnetic magnetization in the { \it N}. Moreover, we find that, e…
2014-12-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Spin effects in single electron tunneling
金属磁性多层膜中巨磁电阻效应的发现引起了人们对磁性纳米结构中电子输运自旋相关效应的广泛兴趣。这种系统的一个例子是隧道结-单势垒平面结或更复杂的结。在这篇综述中，我们提出和讨论最近的理论结果，电子和自旋输运通过铁磁介观结包括两个或多个障碍。这种系统也被称为铁磁单电子晶体管。我们从设备的中心部分具有磁性（或磁性）金属纳米颗粒形式的情况开始。输运特性揭示了单电子充电效应，包括库仑阶梯、库仑阻塞和库仑振荡。基于半导体量子点和大分子（特别是碳纳米管）的单电子铁磁晶体管也被考虑。主要的重点是放在自旋效应，由于自旋相关的隧道通过障碍，从而引起自旋积累和隧道磁电阻。在电流-电压特性、（微分）电导、散粒噪声等中也发生自旋效应。在弱耦合和强耦合的两种极限情况下的输运特性特别令人感兴趣。在前一种情况下，我们区分顺序隧穿和cotunneling制度。在强耦合制度中，我们集中在近藤现象，这在通过量子点或分子的运输的情况下，导致增强的电导和显着的零偏置近藤峰的差分电导。
2008-06-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Two-channel Kondo effect and renormalization flow with macroscopic quantum charge states
多体关联和宏观量子行为是吸引人的凝聚态问题。近藤模型是多体概念和方法的一个强有力的试验平台，它需要将量子杂质耦合到连续态。它是高度相关系统的核心，可以用可调纳米结构进行探索。虽然近藤物理学通常与巡游电子与微观磁矩的杂交有关，但理论预测，只要简并量子态耦合到连续体，它就可以出现。在这里，我们证明了以前难以捉摸的“充电”近藤效应的混合金属-半导体实现的单电子晶体管，与量子赝自旋1/2构成的两个简并宏观电荷态的金属岛。与其他Kondo纳米结构相比，将岛连接到电极的每个传导通道构成了独特且完全可调的Kondo通道，从而提供了对双通道近藤效应的前所未有的访问以及对多通道Kondo物理的清晰路径。使用弱耦合探针，我们揭示了重整化流，随着温度的降低，两个近藤通道竞争屏幕的电荷赝自旋。这提供了预测的量子相变如何跨越对称量子临界点发展的直接视图。失谐的赝自旋远离简并，我们证明，在一个充分表征的设备，定量协议的预测有限温度交叉量子临界。
2016-02-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el quant-ph
Overlapping-gate architecture for silicon Hall bar MOSFET devices in the low electron density and high magnetic field regime
在低电子密度区域中的增强型金属氧化物半导体（MOS）场效应晶体管（FET）的低温测量中的常见问题是高接触电阻主导器件阻抗。在这种情况下，施加在霍尔条MOSFET的源极和漏极触点两端的电压偏置将主要落在触点两端（而不是沟道两端），因此磁输运测量变得具有挑战性。然而，从物理的角度来看，在低电子密度状态下对MOSFET纳米结构的研究是非常有趣的（杂质限制迁移率[1]，载流子相互作用[2，3]和自旋相关传输[4]），因此重要的是要提出解决这种器件中高接触电阻问题的解决方案[5，6]（参见图1）。图1（a））。
2011-10-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Charge detection in an array of CMOS quantum dots
半导体纳米结构中量子点阵列的最新发展突出了量子器件向大规模发展的趋势。然而，如何在可扩展的平台（如硅）上实现这种阵列仍然是一个悬而未决的问题。主要挑战之一在于阵列内电荷的检测。通过自旋-电荷转换机制初始化期望的电荷状态和读出自旋是先决条件功能。在本文中，我们使用两种方法的基础上，无论是一个单引线电荷检测器，或可重编程单电子晶体管。由于这些方法，我们研究的电荷动力学和灵敏度，通过执行Single Shot检测的电荷。最后，我们可以探测电荷稳定性在任何节点的线性阵列和评估库仑无序的结构。我们发现，在其他硅量子点的电荷噪声引起的电化学电位波动相媲美。
2020-04-03 cond-mat.mes-hall
