A U-shaped bilayer graphene channel transistor with a very high Ion/Ioff ratio
Z. Moktadir, S. A. Boden, A. Ghiass, H. Rutt., H. Mizuta
报道了一种新型石墨烯晶体管结构。该晶体管具有U形几何形状，并使用镓聚焦离子束（FIB）制造。用背栅调节沟道电导。Ion/Ioff比超过10^5。
A novel graphene transistor architecture is reported. The transistor has a U-shape geometry and was fabricated using a gallium focused ion beam (FIB). The channel conductance was tuned with a back gate. The Ion/Ioff ratio exceeded 10^5.
机构、总结、中文摘要均由AI分析而来，可能存在错误，请以论文正文为准。
继续探索
Room Temperature All Semiconducting sub-10nm Graphene Nanoribbon Field-Effect Transistors
系统研究了亚10 nm宽石墨烯纳米晶体管场效应晶体管（GNRFFET）。所有亚10 nm GNR无一例外地提供了半导体FET，其Ion/Ioff比高达10^6，通态电流密度高达~ 2000 uA/um。我们估计载流子迁移率~ 200 cm 2/Vs和散射平均自由程~ 10 nm的亚10 nm GNRs。讨论了边缘、声子和缺陷的散射机制。亚10 nm的GNRFFET在通态电流密度和Ion/Ioff比方面与具有Pd接触的小直径（d<=~1.2nm）碳纳米管FET相当，但具有制造全半导体器件的优势。
Screening and interlayer coupling in multilayer graphene field-effect transistors
为了提高纳米石墨烯场效应晶体管的性能和可靠性，首次对多层石墨烯场效应晶体管中的电荷和电流分布进行了系统的实验研究。我们发现一个非常特殊的厚度依赖性离子，Ioff，和离子/Ioff比，并提出了一个电阻网络模型，包括筛选和层间耦合来解释实验结果。特别是，我们的模型不调用多层情况下的石墨烯的线性能带能带结构的修改。实验证明了纳米级少层石墨烯晶体管中的噪声降低，并且也可以在该模型中理解。
A semi-analytical model of Bilayer Graphene Field Effect Transistor
双层石墨烯具有可随垂直电场调节的能隙的非常有趣的性质。我们提出了一个双层石墨烯场效应晶体管的分析模型，适合探索的设计参数空间，并找到一个器件结构与有前途的性能方面的晶体管操作。我们的模型，基于有效质量近似和弹道输运假设，考虑到双层石墨烯可调间隙和自极化，并包括所有的带到带隧穿电流分量，这被证明是代表晶体管操作的主要限制，因为有限的可实现的能隙不足以获得大的Ion/Ioff比。
Ultra-low-voltage bilayer graphene tunnel FET
在这项工作中，我们提出了双层石墨烯隧道场效应晶体管（BG-TFET）作为一个适合与当今技术的制造和电路集成的设备。它在超低电源电压下提供高Ion/Ioff比，而不受石墨烯纳米带电路集成的禁止性光刻和图案化要求的限制。我们的调查是基于解决方案的耦合泊松和薛定谔方程在三维空间中，在非平衡格林（NEGF）形式主义的紧束缚哈密顿量。我们表明，仅几百meV的小可实现的间隙仍然足以用于有前途的TFET操作，即使对于仅0.1 V的电源电压，也提供超过10^3的大Ion/Ioff比。这种性能的关键是双层石墨烯的低量子电容，其允许在室温下获得小于20 mV/十倍的极小亚阈值摆幅S。
Surface-gate-defined single-electron-transistor in a MoS$_{2}$ bilayer
我们报告了在MoS $_{2}$双层膜中的栅定义单电子晶体管的多尺度建模和设计。通过结合密度泛函理论和有限元分析，我们设计了一种表面栅结构来静电定义和调整量子点及其相关的隧道势垒在MoS $_{2}$双层。我们的方法为在二维材料中创建新型量子电子器件提供了新的途径。
Intrinsic Limits of Subthreshold Slope in Biased Bilayer Graphene Transistor
在这项工作中，我们调查的亚阈值斜率的双栅双层石墨烯晶体管使用耦合自洽泊松带结构求解器的内在限制。我们基准的求解器匹配的偏置依赖的带隙结果从求解器对公布的实验数据。我们表明，电子结构的固有偏置依赖性和自洽静电限制了在室温下在这样的晶体管中获得的亚阈值斜率远高于玻尔兹曼极限60 mV/decade，但远低于迄今为止的实验结果，表明双层石墨烯的技术改进空间。
Twisted monolayer and bilayer graphene for vertical tunneling transistors
我们制备了由单层（Gr）和Bernal双层（BGr）石墨烯电极组成的扭曲控制的共振隧穿晶体管，石墨烯电极由一薄层六方氮化硼（hBN）隔开。共振条件是通过紧密对齐石墨烯电极的晶体取向来实现的，这导致在某些偏置电压下隧穿电子的动量守恒。在这样的条件下，可以实现负微分电导（NDC）。面内磁场的应用导致电子在隧穿过程中获得额外的动量，这允许控制共振条件。
High On-Off Ratio Bilayer Graphene Complementary Field Effect Transistors
在本文中，我们提出了一种新的S/D工程的双栅双层石墨烯（BLG）场效应晶体管（FET）使用杂质半导体（带隙）作为源极和漏极，以获得单极互补晶体管。为了模拟该装置，自洽非平衡格林函数（NEGF）求解器已被开发和验证对已发表的实验数据。使用模拟器，我们预测的开关比超过$10^4$和亚阈值斜率约110 mV/十倍，具有良好的可扩展性和电流饱和，为20 nm的栅极长度单极BLG FET。然而，所提出的设备的性能被发现是强烈依赖于S/D串联电阻效应。所获得的结果显示了对现有报告的显着改进，标志着双层石墨烯逻辑器件的重要一步。
Transfer-free Grown Bilayer Graphene Transistors for Digital Applications
我们发明了一种在氧化硅晶片上制造石墨烯晶体管的新方法，而无需转移石墨烯层。通过催化化学气相沉积（CCVD），直接在氧化硅衬底上实现原位生长的双层石墨烯晶体管（BiLGFET），其中堆叠的石墨烯层的数量由所选择的CCVD工艺参数（例如温度和气体混合物）确定。BiLGFET在室温下表现出107的超高开/关电流比，超过先前报道的值几个数量级。这将首次允许在混合硅CMOS环境中简单且低成本地集成用于数字纳米电子应用的石墨烯器件。
Asymmetric Schottky Contacts in Bilayer MoS2 Field Effect Transistors
讨论了CVD合成双层MoS 2沟道和Ti肖特基接触的背栅场效应晶体管的高偏置电特性。我们发现，氧化钛接触MoS 2形成整流结的肖特基势垒高度为0.3至0.5 eV。为了解释晶体管的整流输出特性，我们提出了一个基于两个稍微不对称的背靠背肖特基势垒的模型，其中最高电流来自于在电强制结处的镜像力势垒降低，而反向电流是由于接地结处的肖特基势垒限制注入。该器件在5 mWcm-2白光LED光下实现了大于2.5 AW-1的光响应度。通过比较两个和四个探针的测量，我们表明，滞后和持久的光电导所表现出的晶体管的特点的MoS 2通道，而不是Ti/MoS 2接口的影响。
Formation of p-n junction in polymer electrolyte-top gated bilayer graphene transistor
通过改变沟道的纵向偏压和顶栅电压，我们在双层石墨烯沟道中同时显示了p型和n型载流子注入。使用固体聚合物电解质以电化学方式施加顶栅，并且栅电容被测量为1.5 $μF/cm^2$，该值比常规SiO $_2$背栅电容高约125倍。与单层石墨烯不同，漏极-源极电流在改变漏极-源极偏置电压时不饱和。估计了使用顶栅和背栅几何结构在价带和导带之间打开的能隙。
Proximity effects in bilayer graphene on monolayer WSe$_2$: Field-effect spin-valley locking, spin-orbit valve, and spin transistor
从第一性原理出发，研究了双层石墨烯对单层WSe $_2$的邻近轨道和自旋轨道效应.我们发现，内置的电场诱导的双层石墨烯的轨道带隙约为10 meV。值得注意的是，接近自旋轨道分裂的空穴是两个数量级-自旋轨道分裂的价带在K是约2毫电子伏-比电子。有效地，由于下石墨烯层与WSe $_2$的强烈接近，空穴经历自旋谷锁定。然而，施加大约1 V/nm的外部横向电场，对抗异质结构的内建场，完全逆转了这种效应，并且对于空穴，允许电子以2 meV的自旋轨道分裂被自旋谷锁定。这种行为构成了高效的场效应自旋轨道阀，使得WSe $_2$上的双层石墨烯成为场效应自旋晶体管的潜在平台。
Simulation of hydrogenated graphene Field-Effect Transistors through a multiscale approach
在这项工作中，我们提出了基于最近制造的100%氢化石墨烯（所谓的graphane）和理论上预测的半氢化石墨烯（即graphone）的场效应晶体管的性能分析。该方法是基于准确的计算的能带通过GW近似，随后拟合与三个最近邻（3 NN）sp3紧束缚哈密顿量，并最终用于计算弹道输运在基于功能化石墨烯的晶体管。由于大的能隙，所提出的器件具有由一维石墨烯纳米颗粒FET提供的许多优点，例如大的Ion和Ion/Ioff比、降低的带间隧穿，而没有在电路集成的禁止性光刻和图案化要求方面的相应缺点。
Valley-polarised tunnelling currents in bilayer graphene tunnelling transistors
我们从理论上研究了在垂直于单层石墨烯/六方氮化硼/双层石墨烯隧穿结的外部磁场中的电子流。我们表明，在双层石墨烯的不同石墨烯层上的电子的有效隧穿势垒宽度的变化，再加上其朗道能级波函数在两个谷之间反向分布的层之间不均匀分布的事实，导致隧穿电流的谷极化。我们估计在$B=1$ T的高质量器件中可以实现谷极化$\sim 70\%$。此外，我们证明了强谷极化可以得到在强动量守恒隧穿的限制，并在较低质量的设备，这一限制被解除。
On the possibility of tunable-gap bilayer graphene FET
我们探索了可调间隙双层石墨烯FET的器件潜力，该器件利用通过经由独立栅极操作施加垂直电场来打开双层石墨烯中的带隙的可能性。我们使用原子模拟的基础上的泊松和薛定谔方程的NEGF形式主义的自洽的解决方案来评估设备的行为。我们表明，这个概念的作品，但带隙开放是不够强大，以抑制带到带隧穿，以获得足够大的离子/Ioff比CMOS器件的操作。
Gate Electrostatic Controllability Enhancement in Nanotube Gate all Around Field Effect Transistor
本文通过TCAD仿真证明双栅纳米管栅极全环绕场效应晶体管相比纳米管和纳米线GAAFET具有更强的静电控制能力，开态电流提升57%–62%，并显著抑制短沟道效应。
Mono- and Bilayer WS2 Light-Emitting Transistors
我们实现了基于WS2单层和双层的双极性离子液体门控场效应晶体管，并研究了它们的光电响应。对输运性质的全面表征表明这些器件在电子和空穴积累方面具有高质量，这使得能够定量测定带隙（单层的Δ1L = 2.14 eV，双层的Δ2L = 1.82 eV）。它还使得晶体管能够在双极注入机制中操作，其中电子和空穴在器件的两个相对接触处同时注入，其中我们观察到来自FET沟道的光发射。的发射光的光谱特性的定量分析，连同从运输获得的带隙值的比较，显示我们的结果的内部一致性，并允许的激子结合能的定量估计。我们的研究结果表明，离子液体门控与纳米电子系统相结合的电源，以及这种技术与半导体过渡金属二硫属化物的光学测量的兼容性。这些发现进一步开辟了途径，这些系统的光学性质的调查，在更广泛的载流子密度范围比探索到现在。
Analytical device model for graphene bilayer field-effect transistors using weak nonlocality approximation
我们开发了一个具有背栅和顶栅的石墨烯双层场效应晶体管（GBL-FET）的分析器件模型。该模型是基于玻尔兹曼方程的电子输运和泊松方程的GBL-FET沟道中的潜在的弱非定域近似。分析了GBL-FET沟道中的电势分布。GBL-FET的源漏电流和漏电流的表达式在最重要的极限情况下用解析公式表示。这些公式明确占短栅效应和漏致势垒降低的效果。这些影响的强度的参数的特征。它示出的GBL-FET的漏电流表现出明显的最大值作为顶栅电压摆幅的函数。短栅效应和电子碰撞的相互作用导致了半导体的介电常数与顶栅长度的非单调关系。
Electrical control of the valley Hall effect in bilayer MoS2 transistors
固体中电子的谷自由度被认为是电荷和自旋之外的一种新的信息载体。最近的实验演示的谷极化的光学取向和通过谷霍尔效应在单层二硫化钼谷电流的产生显示了潜在的二维半导体过渡金属二硫属化物谷为基础的电子和光电应用。然而，单层MoS2（非中心对称晶体）中的谷霍尔电导率不能容易地调谐，这对基于谷的应用提出了挑战。在这里，我们报告的山谷霍尔效应的控制双层二硫化钼晶体管通过一个门。垂直于平面的栅极施加的电场打破了双层MoS 2中存在的反转对称性。利用克尔旋转显微镜对纵向电流引起的器件沟道边缘附近的谷极化进行了成像。极化是平面外的，对于两个边缘具有相反的符号，并且强烈地依赖于栅极电压。观察结果与双层MoS2中对称依赖的Berry曲率和谷霍尔电导率一致。我们的结果是另一个步骤的信息处理的基础上谷自由度。
Large-signal model of the bilayer graphene field-effect transistor targeting radio-frequency applications: theory versus experiment
双层石墨烯是一种很有前途的射频晶体管材料，因为它的能隙可能导致比单层石墨烯更好的电流饱和。由于对该技术的极大兴趣，特别是对于灵活的射频应用，因此获得对该技术的控制需要制定用于漏极电流、电荷和电容的适当模型。在这项工作中，我们已经开发了他们的双栅双层石墨烯场效应晶体管。考虑到双层石墨烯的电子性质，结合适当的场效应模型，考虑了载流子输运的漂移扩散机制。考虑到在金属-双层石墨烯界面处形成肖特基势垒，已经包括了非本征电阻。所提出的模型已基准对实验原型晶体管，讨论的主要数字的优点，针对射频应用。
Abrupt current switching in graphene bilayer tunnel transistors enabled by van Hove singularities
在对高能效电子开关的不断探索中，隧道场效应晶体管（TFFET）显示出源漏电流对栅极电压的突变依赖性，引起了人们的极大关注。在所有的TFFET中，基于一维（1D）半导体的TFFET由于带边附近的奇异态密度而表现出最陡的电流开关，尽管1D结构中的电流相当低。在本文中，我们提出了一种基于二维石墨烯双层的TFET，其表现出由导带和价带边缘附近的态密度中的van Hove奇异性实现的创纪录的陡峭亚阈值斜率。我们的模拟表明，3.5 x 10 $^4$开/关电流比与150 mV的栅极电压摆幅的可访问性，和（20 μV/dec）$^{-1}$的最大亚阈值斜率刚好高于阈值。该器件的通态电流高达0.8 mA/μm，这是由于器件具有较窄的非本征带隙（~ 0.3 eV），而漏电流较小则是由于源漏接触的全电掺杂抑制了带尾效应和陷阱辅助隧穿效应。
Compact Analytical Model of Dual Material Gate Tunneling Field Effect Transistor using Interband Tunneling and Channel Transport
本文建立了长沟道双材料栅（DMG）绝缘体上硅（SOI）隧道场效应晶体管（TFET）的表面电势和漏电流的二维解析模型。该模型考虑了漏极电压、栅金属功函数、氧化层厚度和硅膜厚度等因素的影响，而没有假设沟道完全耗尽。所提出的模型还包括在两个栅极的界面处的电荷积累的效果和隧穿体积随所施加的栅极电压的变化。使用二维数值模拟的模型的准确性进行了测试。与传统TFET相比，所提出的模型预测DMGTFET提供更高的导通状态电流（ION）、更好的导通状态与关断状态电流（ION/IOFF）比和更好的亚阈值斜率（SS）。
Bilayer Insulator Tunnel Barriers for Graphene-Based Vertical Hot-electron Transistors
依赖于量子力学隧穿的垂直石墨烯基器件概念在电子学和光电子学中的应用文献中正在激烈地讨论。在这项工作中，载流子输运机制的半导体绝缘体石墨烯（SIG）电容器的研究，相对于其作为电子发射极的垂直石墨烯基极晶体管（GBT）的适用性。比较了几种用作隧道势垒的介质材料，包括介质双层。使用双层薄膜，我们实验证明显着改善电子注入电流，促进福勒-诺德海姆隧穿（FNT）和步骤隧穿（ST），同时抑制缺陷介导的载流子传输。使用1 nm厚的高质量电介质硅酸铥（TmSiO）作为第一绝缘体层和二氧化钛（TiO $_2$）作为高电子亲和性第二层绝缘体，实现了接近10 $^3$ A/cm $^2$（受串联电阻限制）的高注入隧穿电流密度和优异的电流-电压非线性和不对称性。我们还证实了我们的方法在一个完整的GBT结构的可行性和有效性，显示出显着的改善集电极导通态电流密度相对于以前报道的GBT。器件设计和制造方案的选择考虑到未来的CMOS工艺兼容性。这项工作提出了一个双层隧道势垒的方法作为一个有前途的候选人，用于高性能的垂直石墨烯为基础的隧道器件。
High Performance Single Layered WSe2 p-FETs with Chemically Doped Contacts
我们报道了基于单层（厚度约0.7 nm）WSe 2作为有源沟道的高性能p型场效应晶体管，其具有化学掺杂的源极/漏极接触和高κ栅极介电常数。顶栅单层晶体管在室温下表现出约250 cm 2/Vs的高有效空穴迁移率，约60 mV/dec的完美亚阈值摆幅，以及>10^6的ION/IOFF。特别注意的是，降低空穴注入的接触电阻，通过使用高功函数的Pd接触，以及退化的表面掺杂的接触图案化的NO2化学吸附WSe 2。这里的结果提出了一个有前途的材料系统和器件结构的p型单层晶体管具有优良的特性。
Model and performance evaluation of field-effect transistors based on epitaxial graphene on SiC
鉴于在最近的实验中观察到的0.26 eV的可观的半导体间隙，SiC衬底上的外延石墨烯似乎是FET的有前途的沟道材料。事实上，它是二维的-因此不需要禁止光刻-并且表现出比其他替代选择（例如双层石墨烯）更宽的间隙。在这里，我们提出了一个模型，并评估基于SiC上的外延石墨烯的纳米级FET的可实现的性能，进行设计参数空间的探索。我们表明，电流可以调制4个数量级;对于数字应用，Ion /Ioff比为50，亚阈值斜率为145 mV/decade，电源电压为0.25 V。这代表了石墨烯电子器件固态集成的重大进展，但还不足以用于数字应用。
Disorder induced field effect transistor in bilayer and trilayer graphene
我们提出使用无序来产生场效应晶体管（FET）在偏置的双层和三层石墨烯。当无序效应仅限于石墨烯层中的一个时，偏置电压的调制可以产生电导的大的变化。这种效应是基于偏置电压选择哪个石墨烯层承载电流的能力，并且与态密度中的间隙的存在无关。特别是，我们在无间隙ABA堆叠的三层石墨烯，有间隙的ABC堆叠的三层石墨烯和有间隙的双层石墨烯的模型中证明了这种效果。
Bilayer h-BN Barriers for Tunneling Contacts in Fully-Encapsulated Monolayer $\mathbf{MoSe_2}$ Field-Effect Transistors
基于二维半导体（2D SC）的电子和自旋电子器件的性能在很大程度上取决于金属/SC电接触的质量和电阻，以及SC沟道的固有特性的保持。直接金属/SC相互作用的结果在高阻接触，由于形成大的肖特基势垒和显着影响的2D SC的属性。在这项工作中，我们解决这两个重要的问题，在单层$\mathrm{MoSe_2}$场效应晶体管（FET）。我们用六方氮化硼（h-BN）封装$\mathrm{MoSe_2}$通道，在金属/SC界面处使用双层h-BN。双层h-BN消除了金属/$\mathrm{MoSe_2}$的化学相互作用，保留了$\mathrm{MoSe_2}$的电学性质，并通过防止费米能级钉扎来降低接触电阻。我们研究了单层$\mathrm{MoSe_2}$ FET中的电输运，即使在室温下也能产生接近本征电子迁移率（$\approx 26\ \mathrm{cm^2 V^{-1} s^{-1}}$）的电输运。此外，我们实验研究了通过金属/h-BN/$\mathrm{MoSe_2}$隧道接触的电荷传输，我们明确表明，h-BN的介电双层提供了高效的门控（调谐费米能）的$\mathrm{MoSe_2}$沟道在接触区，即使在小的偏压。此外，我们提供了一个理论模型，允许理解和再现的接触的实验$I-V$特性。这些观察给出了对金属/h-BN/2D SC异质结构的电学行为的洞察，并引入双层h-BN作为允许低能量电荷…
Enhanced intrinsic voltage gain in artificially stacked bilayer CVD graphene field effect transistors
我们报告了由大面积化学气相沉积（CVD）石墨烯制成的双栅人工堆叠双层石墨烯场效应晶体管（BiGFET）中的电子输运。该器件显示出增强的电流饱和趋势，这导致降低的最小输出电导值。当与单层石墨烯FET相比时，这导致器件的改善的固有电压增益。我们采用了一个基于物理的紧凑模型，最初开发的Bernal堆叠双层石墨烯场效应管（BSBGFET），以探索所观察到的现象。电流饱和度的改善可归因于沟道中载流子密度的增加，并因此归因于载流子-载流子散射的饱和速度的降低。
Configurable Electrostatically Doped High Performance Bilayer Graphene Tunnel FET
提出了一种基于双层石墨烯的静电掺杂隧道场效应晶体管（BED-TFET）。与边缘状态恶化关断状态性能的石墨烯纳米晶体管TFT不同，BED-TFT基于由源极、沟道和漏极区中的垂直电场引起的不同带隙而操作，而没有任何化学掺杂。晶体管的性能进行了评估，通过自洽量子输运模拟。该器件具有几个优点：1）超低功耗（VDD=0.1V），2）高性能（ION/IOFF>104），3）陡峭的亚阈值摆幅（SS<10 mv/dec），以及4）在制造后可在N-TFET和P-TFET之间电配置。在这里，BED-TFET的工作原理和它的性能灵敏度的器件设计参数进行了研究。
Flicker Noise in Bilayer Graphene Transistors
本文介绍了双层石墨烯晶体管低频噪声的实验研究结果.背栅器件采用电子束光刻和蒸发工艺制作.所制造的晶体管的电荷中性点约为10 V。在10 - 100 Hz以上的频率处的噪声谱是1/f型的，在1 kHz的频率处的谱密度为10 E-23 - 10 E-22 A2/Hz的量级。在低于10 - 100 Hz的频率处偏离1/f谱表明噪声是由于缺陷俘获载流子而引起的载流子数波动的根源。为此类器械提取了10 E-4的Hooge参数。噪声谱密度的栅极依赖性表明，噪声主要由器件沟道的非门控部分和接触的贡献。所得结果对石墨烯的电子应用具有重要意义。
High performance Tunnel Field Effect Transistors based on in-plane transition metal dichalcogenide heterojunctions
采用自洽非平衡格林函数模拟和原子紧束缚哈密顿量研究了单层过渡金属二硫属化物平面异质结隧道场效应晶体管。我们首先比较了几种异质结，然后集中在最有前途的，即WTe 2-MoS 2和MoTe 2-MoS 2。研究了这些器件的可扩展性与沟道长度的关系，分析了背栅电压对器件性能的影响。我们的研究结果表明，通过微调设计参数，这些器件可以产生极低的亚阈值摆幅（低于5 mV/decade）和Ion/Ioff比高于1 e8，在0.3V的电源电压，使它们成为超低功耗的理想选择。
Terahertz photoconductivity in bilayer graphene transistors: evidence for tunneling at gate-induced junctions
新型材料的光电导性是设计光电探测器、光调制器和光开关的关键特性。尽管大多数新型二维材料的光电导性已经在理论和实验上得到了研究，但对于大多数电子器件所必需的二维pn结来说，情况并非如此。本文研究了具有电诱导pn结的带隙双层石墨烯的亚太赫兹光电导特性。在低温T ~ 20 K范围内，结对电阻、温阻系数和光阻率有很强的正贡献。这些数量从结的贡献超过强烈的体值均匀的沟道掺杂，即使在小的带隙~ 10毫电子伏。我们进一步表明，正结光阻是带间隧穿的标志，而不是带内电子传导。我们的研究结果指出了基于双层石墨烯创建各种带间隧穿器件的可能性，包括陡峭开关晶体管和选择性传感器。
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。
Transfer-free fabrication of graphene transistors
我们发明了一种在氧化硅晶片上制造石墨烯晶体管的方法，而无需转移石墨烯层。为了促进石墨烯层在氧化硅上的生长，使用纳米薄铝/镍双层催化剂体系。该催化剂系统在晶片进入催化化学气相沉积（CCVD）室之前通过剥离来构造。在随后的基于甲烷的生长工艺中，单层石墨烯场效应晶体管（MoLGFET）和双层石墨烯晶体管（BiLGFET）直接在氧化硅衬底上实现，由此堆叠的石墨烯层的数量由所选择的CCVD工艺参数（例如温度和气体混合物）确定。随后，在催化区域之间的沟道区域内进行拉曼光谱，并且五层、双层和单层石墨烯的拉曼光谱证实了通过这种硅相容的、无转移的和原位制造方法生长的石墨烯的存在。这些石墨烯FET将允许在混合硅CMOS环境中简单且低成本地集成石墨烯器件，用于纳米电子应用。
Switching on and off the spin polarization of the conduction band in antiferromagnetic bilayer transistors
本研究通过双栅 CrPS4 双层晶体管中的垂直电位移场调控对称性，实现导带自旋极化的开关及电子总磁化的完全静电控制。
Device Model for Graphene Bilayer Field-Effect Transistor
我们提出了一个分析器件模型的石墨烯双层场效应晶体管（GBL-FET）与石墨烯双层作为沟道，背栅和顶栅。该模型考虑了背栅和顶栅偏压对沟道不同部分的电子和空穴费米能以及能隙的影响。利用这个模型，我们计算了GBL-FET的直流和交流源漏电流和冲击和碰撞为主的电子输运的结构参数，偏置背栅和顶栅电压，和信号频率的函数。它示出，有两个阈值电压，$V_{th,1}$和$V_{th,2}$，使直流电流与顶栅电压的关系显着变化取决于是否在顶栅（门控部分）下面的沟道部分填充有电子，耗尽，或填充有空穴。电子散射导致直流和交流电流和跨导的减少，而它的阈值频率的影响很弱。正如所证明的，瞬态充电的门控部分的孔可以显著影响的交流导致其非单调的频率依赖性与最大值在相当高的频率。
Stacking transition in bilayer graphene caused by thermally activated rotation
范德华异质结构中二维晶体之间的晶体学排列带来了许多深刻的物理现象，包括观察到霍夫施塔特蝴蝶和拓扑电流，以及有前途的新应用，如共振隧穿晶体管。在这里，通过使用石墨烯-六方氮化硼隧穿晶体管探测石墨烯中的电子态密度，我们证明了由于宏观石墨烯自旋转，双层石墨烯从无公度扭曲堆叠状态到公度AB堆叠的结构转变。这种结构转变是伴随着在倒易空间的拓扑转变和赝自旋织构。堆叠转变由两个石墨烯层的范德华相互作用能驱动，并且通过解钉扎微观化学吸附剂而被热激活，然后通过石墨烯的自清洁去除微观化学吸附剂。
In-situ Raman Spectroscopy of the Graphene / Water Interface of a Solution-Gated Field Effect Transistor: Electron-Phonon Coupling and Spectroelectrochemistry
我们提出了一种新的测量方法，该方法结合了基于4 H-SiC（0001）上外延双层石墨烯的溶液门控场效应晶体管的电学特性与同步拉曼光谱。通过改变栅压，我们观察到了与共振电子-声子耦合有关的拉曼信号。对这些拉曼谱带的分析使得能够提取系统的几何电容和精确计算双层石墨烯的费米能级。有意应用更高的栅极电压使我们能够触发电化学反应，我们通过拉曼光谱原位跟踪。反应表现出部分可逆的字符，如指定的C-H和Si-H振动模式的峰的出现/消失，以及增加/减少的缺陷相关的拉曼D带强度所示。我们的设置提供了一个非常有趣的平台，为未来的光谱电化学研究电诱导吸附过程的石墨烯在微米尺度上。
Gate-defined single-electron transistors in twisted bilayer graphene
本研究在近魔角扭曲双层石墨烯中实现了栅极定义的单电子晶体管，展示了可调的库仑阻塞共振，揭示了位移场诱导的能带重整化对量子器件的重要意义。
From low-bias mobility to high-bias current saturation: fundamental trade-offs in graphene based transistors
我们描述了在石墨烯晶体管中设计迁移率、电流饱和度和开-关比的基本权衡。令人惊讶的是，权衡产生的高能量能带结构的渐近约束和独立的散射过程。这将石墨衍生物（块状单层石墨烯、单轴应变石墨烯纳米带、碳纳米管和双层石墨烯）置于相同的3参数迁移率-带隙-散射长度（μ - Egap -λ）图上，接近于其他半导体。除了这种低偏置折衷之外，高偏置电流还具有潜在饱和机制的特征，其通过声子散射或打开带隙的状态密度的Γ点抑制而产生。
Trion Engineered Multimodal Transistors in Two dimensional Bilayer Semiconductor Lateral Heterostructures
本研究通过二维双层半导体横向异质结实现多模态晶体管，利用内在能级分离调控三重态生成与传输，为光电和量子技术发展提供新路径。
Silicon-CMOS Compatible In-Situ CCVD Grown Graphene Transistors with Ultra-High On/Off-Current Ratio
通过催化化学气相沉积（CCVD），在氧化硅衬底上直接实现原位生长单层石墨烯场效应晶体管（MoLGFET）和双层石墨烯晶体管（BiLGFET），而不需要转移石墨烯层。原位生长的MoLGFET表现出预期的狄拉克点以及典型的低开/关电流比。相比之下，BiLGFET具有单极p型器件特性，具有高达1 E7的极高开/关电流比。完整的制造过程是硅CMOS兼容。这将允许在混合硅CMOS环境中简单且低成本地集成用于纳米电子应用的石墨烯器件。
The role of charge traps in inducing hysteresis: capacitance - voltage measurements on top gated bilayer graphene
理解来自顶栅石墨烯晶体管的沟道电阻中的滞后的起源对于晶体管应用是重要的。跨顶部栅控双层石墨烯上的栅极氧化物的电容-电压测量显示具有约100 μs的充电和放电时间常数的滞后。然而，石墨烯沟道两端的测量电容没有显示出任何滞后，但是由于出现了阶而显示出在高沟道电压下的突然跳跃，这表明栅极和源极之间的滞后的起源是由于栅极氧化物和石墨烯界面中存在的电荷陷阱。
Driven Dipolariton Transistors in Y-shaped Channels
激子-偶极激元作为实现极化电子晶体管工作元件的平台进行了研究。激子-偶极化激元是在光学微腔中的双层半导体系统中，腔光子、直接激子和间接激子的三向叠加。利用偶极激元的强迫扩散方程，研究了过渡金属二硫属化物（TMD）异质双层膜中偶极激元的室温动力学行为。具体地，我们考虑了MoSe $_2$ -WS $_2$异质结构，其中产生了引导偶极化激元传播的Y形通道。我们证明了极化电子信号可以通过在最佳方向上施加驱动电压来重新分布在通道中。我们的研究结果开辟了一条通往设计一个有效的室温偶极化激元为基础的光学晶体管的路线。
Organic Electrochemical Transistor Arrays with Integrated Lipid-Sealed Femtolitre Chambers for Simultaneous Electrical and Optical Detection of Membrane Protein Activity
本文提出一种方法，利用PEDOT:PSS有机电化学晶体管制作52个离子敏感的阵列，每个都集成有脂质密封的微孔，用于同时进行电和荧光显微镜研究膜蛋白活性。
Influence of disorder on conductance in bilayer graphene under perpendicular electric field
实验研究了置于垂直电场中的双层石墨烯的电子输运。在高电场下，电阻急剧增加;然而，即使在低温下，电阻也不发散。所观察到的电导的温度依赖性由两个贡献：热激活（TA）传导和可变范围跳跃（VRH）传导。我们发现，在测量的电场范围（0 - 1.3 V/nm）的TA行为提取的迁移率间隙符合理论预测的带隙开放的双层石墨烯，虽然VRH导电恶化的绝缘状态更严重的双层石墨烯具有较小的迁移率。这些结果表明，迁移率的提高对于双层石墨烯场效应晶体管的成功操作至关重要。
Exploring room temperature spin transport under band gap opening in bilayer graphene
本研究探讨了hBN封装的双层石墨烯中室温电荷与自旋输运的电学控制，发现通过垂直位移场开启带隙可调制自旋输运参数，并展示了自旋场效应晶体管的基本运作。
High performance bilayer-graphene Terahertz detectors
我们报告了基于等离子体波激发的双层石墨烯场效应晶体管作为THz宽带光电探测器。通过采用宽栅结构或埋栅结构，我们实现了在0.29-0.38 THz范围内的响应度$\sim 1.2V/W (1.3 mA/W)$和噪声等效功率$\sim 2\times 10^{-9} W/Hz^{-1/2}$，在光电压和光电流模式。这种技术的潜力，可扩展到更高的频率和灵活的设备的发展，使我们的方法具有竞争力的下一代太赫兹检测系统。
Twist-controlled Resonant Tunnelling between Monolayer and Bilayer Graphene
我们研究了场效应隧穿晶体管的电流-电压特性，该晶体管由单层和双层石墨烯组成，具有排列良好的晶轴，由三层六方氮化硼隔开。使用自洽的设备的静电配置的描述，我们涉及到三个不同的可调电压的系统中的电流，因此产生的I-V特性在低能量制度的二维地图。我们表明，使用栅极的异质结构的任何一侧提供了一个精细的控制程度的设备的丰富的阵列的特性，因为不同的石墨烯电极之间的扭曲。
Emergent inhomogeneity and non-locality in a graphene field-effect transistor on a near-parallel moire superlattice of transition metal dichalcogenides
本文研究了3R堆叠扭曲双层WSe2上双栅极石墨烯场效应晶体管的电输运，发现界面铁电性引发的电荷非均匀性与非局域边缘输运，为twistronic应用提供了新器件架构。
Impact of Electrostatic Doping Level on the Dissipative Transport in Graphene Nanoribbons Tunnel Field-Effect Transistors
采用量子微扰理论（QPT）和扩展最低阶展开（XLOE）方法研究了静电掺杂对扶手椅型GNR-TFET耗散输运的影响。结果表明，GNR-TFET的源极和漏极侧的掺杂水平对声子对载流子输运过程的贡献有显着的影响。不同于在其他类似的研究中，声子被认为有一个恒定的不利影响的ION/IOFF比和亚阈值摆动（SS）的TFET器件由于声子吸收辅助隧穿，我们表明，通过适当的工程的掺杂水平的源极和漏极，声子吸收辅助隧穿可以有效地抑制。我们还表明，随着温度的升高，器件的开关性能恶化的弹道和耗散输运制度，并存在一个依赖于温度的临界掺杂水平，该设备具有最佳的开关行为。
Electrically Controlled Adsorption of Oxygen in Bilayer Graphene Devices
我们研究了氧分子在双层石墨烯（BLG）上的化学吸附及其电改性电荷掺杂效应，通过测量BLG沟道的场效应晶体管的电导率。我们表明，费米能级的变化，通过操纵栅极电场显着影响不仅分子吸附的速率，但也吸附分子的载流子散射强度。电荷转移动力学的探索揭示了氧吸附在BLG上的电化学性质。[This本文是作者提交的作品的未经编辑的版本，该作品随后在同行评审后被接受在Nano Letters，© American Chemical Society上发表。查阅最后编辑和出版的作品，见http：//dx.doi.org/10.1021/nl202002p。]
Spintronic devices from bilayer graphene in contact to ferromagnetic insulators
石墨烯基材料由于其潜在的大自旋相干长度而显示出自旋电子学应用的前景。另一方面，由于它们的小的内在自旋-轨道相互作用，需要外部磁源来执行自旋操纵。由于石墨烯的平坦性质，与铁磁绝缘体（FI）表面的邻近相互作用似乎是将磁性引入石墨烯的自然方式。利用双层石墨烯与FI耦合的独特的电子性质，我们表明，在实验可行性的参数范围内，可以设计出非常有效的门可调自旋旋转器和自旋过滤器。我们还分析了自旋场效应晶体管中两个自旋电子构建块的组成。
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。
Dispersive sensing of charge states in a bilayer graphene quantum dot
我们展示了在双层石墨烯中的栅极限定的少电子量子点中的单个电荷态的色散读出。我们采用射频反射电路，其中具有接近280 MHz的谐振频率的LC谐振器直接耦合到量子点器件的欧姆接触。基于量子电容变化的检测方案在宽的栅极电压范围内操作，并且允许探测激发态到单电子状态。至关重要的是，所提出的感测技术避免了使用额外的电容耦合量子器件，例如量子点接触或单电子晶体管，使得色散感测对于栅极限定的石墨烯量子点特别有趣。
Short-Channel Field Effect Transistors with 9-Atom and 13-Atom wide Graphene Nanoribbons
自下而上合成GNR和GNR异质结构具有用于高性能场效应晶体管（FET）和超低功率器件（诸如隧穿FET）的有前途的电子性质。然而，这些GNR的短长度和宽带隙已经阻止了具有期望性能和开关行为的器件的制造。在这里，通过用薄的高k栅极电介质和9原子宽（0.95 nm）的扶手椅型GNR作为沟道材料制造短沟道（Lch ~20 nm）器件，我们展示了室温下具有高导通电流（在Vd = -1 V时Ion >1 uA）和高Ion/Ioff ~10^5的FET。我们发现，这些设备的性能是有限的隧道通过肖特基势垒（SB）的接触，我们观察到的势垒的透明度增加，通过增加附近的接触栅场。因此，我们的研究结果表明，成功地制造高性能的短沟道FET与自下而上合成扶手椅GNRs。
Graphene Field Effect Transistors: A Review
在过去的十年里，石墨烯及其在新型电子产品中的应用研究领域迅速发展。随着摩尔定律开始趋于平稳，工业中对后硅技术的需求变得越来越明显。此外，现有技术不足以实现太赫兹探测器和接收器，这是包括医学成像和安全扫描在内的许多应用所需要的。石墨烯被认为是用于替代现有CMOS技术中的硅以及实现用于太赫兹检测的场效应晶体管的关键潜在候选物，这是由于其显著的电子性质，其中在悬浮石墨烯样品中观察到的电子迁移率高达$2 \times 10^5$ cm $^2$ V $^{-1}$ s $^{-1}$。这份报告回顾了石墨烯晶体管实现的背景下，石墨烯的物理和电子特性。综述和比较了常用的石墨烯制备技术，如机械剥离法、化学气相沉积法和外延生长法。与实现石墨烯晶体管相关的挑战之一是石墨烯是半金属的，具有零带隙，这在数字电子应用的背景下是麻烦的。因此，该报告还回顾了通过使用双层石墨烯和石墨烯纳米带打开石墨烯带隙的不同方式。一个传统的场效应晶体管的基本操作解释和文献中使用的关键数字的优点被提取。最后，对最先进的石墨烯场效应晶体管的一些示例进行了回顾，特别关注单层石墨烯、双层石墨烯和石墨烯纳米带。
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。
Edge proximity-induced magnetoresistance and spin polarization in ferromagnetic gated bilayer graphene nanoribbon
利用Landauer方法研究了具有锯齿形边缘的Normal/Ferromagnetic/Normal双层石墨烯纳米管结的自旋相关相干输运.在更现实的设置中，交换场由沉积在带边缘上的两个铁磁绝缘体条引起，而垂直的电场由顶部门控电极施加。结果表明，对于反平行结构，带隙打开，导致半导体行为，而对于平行结构，能带结构没有带隙。因此，通过改变感应磁化的排列可以实现巨磁阻。在平行配置上施加垂直电场，导致自旋场效应晶体管，其中在狄拉克点周围发生完全自旋极化。为了将我们的结果与单层石墨烯的结果进行比较，我们证明了反射对称性以及宇称守恒在具有锯齿形边缘的双层石墨烯纳米带中失败。
Modelling of field-effect transistors based on 2D materials targeting high-frequency applications
在现代技术社会中，新技术对于连通性和通信的空前扩展是必要的。5G及以后的无线通信系统的特定需求，以及未来物联网部署的设备，导致自2011年以来，石墨烯和相关材料（GRM）被认为是未来电子产品的有前途的候选者，这是半导体行业的战略规划文件。石墨烯是一种单原子厚度的碳，由于其固有的优越载流子迁移率和非常高的饱和速度，是一种很有前途的高频应用材料。这些特殊的载流子输运特性表明，基于GRM的场效应晶体管可能优于其他技术。本论文主要研究基于GRM的场效应晶体管和电路的建模、性能预测和仿真。这项工作的主要目标是提供模型和工具，以缓解以下问题：（i）获得对单层和双层石墨烯器件以及更一般地基于2D材料的器件的技术控制，（ii）评估射频（RF）性能和微波稳定性，（iii）针对其他现有技术进行基准测试，（iv）为器件和电路设计提供指导，（v）由基于GRM的晶体管形成的电路的模拟。
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