Contact resistance and shot noise in graphene transistors
在金属接触附近的石墨烯中自然地产生电势台阶。我们研究了这些步骤对石墨烯场效应晶体管输运的影响。我们给出了简单的表达式来估计接触的总电阻和噪声中的扩散和弹道制度的电压依赖性的贡献。
2008-12-20 cond-mat.mes-hall
Graphene field effect transistors with Niobium contacts and asymmetric transfer characteristics
我们制造背栅场效应晶体管，使用铌电极上的机械剥离单层石墨烯和进行电特性的压力范围从大气压下降到10-4毫巴。我们研究了室温真空脱气的效果，并报告了在n-分支中具有电阻平台的非对称传输特性。我们发现，弱化学吸附的Nb作为p-掺杂剂的石墨烯和解释的晶体管特性的Nb/石墨烯的相互作用与非钉扎费米能级在界面上。
2015-08-04 cond-mat.mes-hall
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。
2011-12-19 cond-mat.mes-hall
Three-terminal graphene single-electron transistor fabricated using feedback-controlled electroburning
本文报道了一种采用反馈控制电烧法制备的单层石墨烯三端单电子晶体管（SET）的室温库仑阻塞效应。侧栅电极和石墨烯量子点之间的小间隔导致与针对背栅电极发现的值相比大多达3倍的栅极耦合。这允许使用约1V的小侧栅极电压在导电和库仑阻挡状态之间进行有效调谐。该技术可能在未来用于制造基于石墨烯的室温单电子晶体管或具有增强的栅极耦合的三端单分子晶体管。
2015-09-22 cond-mat.mes-hall
Solving the graphene electronics conundrum: high mobility and high on-off ratio in graphene nanopatterned transistors
在晶圆级上制作了数十个具有纳米穿孔沟道和不同沟道长度的石墨烯晶体管。纳米孔具有20 nm的中心直径和100 nm的周期，通道的长度为1、2、4或8微米。我们已经发现，在这些2微米宽的晶体管中的迁移率从对于1微米的沟道长度的约10400 cm 2/Vs变化到对于8微米的沟道长度的约550 cm 2/Vs。无论迁移率值如何，在所有晶体管中，在漏极和栅极电压小于2 V时，开关比在10^3-10^4的范围内。沟道长度相关的迁移率和电导值指示载流子的强局部化的开始，而高开关比是由于纳米穿孔的带隙开放。
2017-02-19 cond-mat.mes-hall
Graphene field-effect transistors based on boron nitride gate dielectrics
石墨烯场效应晶体管利用单晶六方氮化硼（h-BN）（石墨烯的绝缘同晶物）作为栅极电介质来制造。该器件表现出超过10,000平方厘米/V-秒的迁移率值和电流饱和下降到500 nm的沟道长度与固有的介电常数值超过400 mS/mm。这项工作表明，使用h-BN作为石墨烯FET的栅极电介质的有利性能。
2011-01-25 cond-mat.mes-hall
Impact of graphene polycrystallinity on the performance of graphene field-effect transistors
我们已经使用了一个多尺度的基于物理的模型来预测多晶石墨烯的晶粒尺寸和不同的晶界形态将如何影响石墨烯场效应晶体管的性能指标。我们发现，多晶性有一个负面的影响，这转化为一个严重的退化的最大和截止频率的频率。另一方面，多晶对电流饱和有积极的影响，对本征增益的影响可以忽略不计。这些结果揭示了石墨烯晶界所起的复杂作用，并可用于指导石墨烯基电子器件的进一步开发和优化。
2014-02-04 cond-mat.mes-hall
The role of contacts in graphene transistors: A scanning photocurrent study
近场扫描光学显微镜用于在具有高空间分辨率的石墨烯晶体管中局部诱导光电流。通过分析空间分辨的光响应，我们发现，在n型导电制度的p-n-p结构形成沿石墨烯器件由于掺杂的石墨烯的金属接触。电子结构的改性不仅限于金属电极下方，而且延伸到石墨烯通道中0.2-0.3 μ m。根据从这种光电流成像方法获得的电势分布，讨论了在石墨烯晶体管中通常观察到的电子和空穴的不对称导电行为。此外，我们表明，光电流成像可用于探测单层/多层石墨烯界面。
2009-04-06 cond-mat.mes-hall
Performance of Solution Processed Carbon Nanotube Field Effect Transistors with Graphene Electrodes
本研究以少层石墨烯为接触电极材料，评估碳奈米管场效电晶体的效能。我们提出了在CNT石墨烯结的势垒高度上使用温度依赖性IV测量获得的实验结果。在我们的器件中，空穴和电子的估计势垒高度接近于零或略负，表明石墨烯与CNT的价带和导带的欧姆接触。此外，我们还报道了石墨烯的势垒高度和厚度之间没有相关性。
2016-11-16 cond-mat.mes-hall
Physics-Based Compact Modeling of Double-Gate Graphene Field-Effect Transistor Operation Including Description of Two Saturation Modes
基于扩散漂移近似，提出了一种大面积双栅石墨烯场效应晶体管的解析紧致模型。作为该模型的一部分，双栅结构的静电描述和一个统一的唯象方法建模的两个漏电流饱和模式提出。
2012-02-02 cond-mat.mes-hall
High-frequency performance of graphene field effect transistors with saturating IV-characteristics
研究了采用氮化硼栅介质的石墨烯场效应晶体管（GFET）的高频性能。器件显示饱和IV特性和fmax值高达34 GHz，在600 nm的通道长度。fT和fmax的偏置依赖性和双极性通道对双极性和输出电阻的影响也进行了研究。
2011-12-13 cond-mat.mes-hall
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。
2011-11-28 cond-mat.mes-hall
Intrinsic Cut-off Frequency in Scaled Graphene Transistors
使用2-D自洽弹道量子输运模拟，我们研究了石墨烯场效应晶体管的短沟道行为及其对器件介电常数和随后的固有截止频率（fT）的影响。尽管对于薄氧化物，fT隧穿与栅极长度成反比，但在关断状态下显著的带间隧穿导致在厚氧化物的情况下偏离该趋势。我们还研究了以增加栅极电容为代价实现更好的静电的效果，并说明这确实可以降低fT。这些考虑因素应该隐含在高频应用的石墨烯晶体管的优化中。
2011-10-27 cond-mat.mes-hall
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。
2012-05-31 cond-mat.mes-hall
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。
2010-04-03 cond-mat.mes-hall
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。
2010-05-03 cond-mat.mes-hall
Room temperature on-wafer ballistic graphene field-effect-transistor with oblique double-gate
我们已经制造和测量了弹道石墨烯晶体管，具有两个可以独立偏置的倾斜栅极。栅极长度约为38 nm，并且间隔30 nm的距离，相对于间隔190 nm的源极和漏极的倾斜角为45 °。电测量揭示了弹道载流子输运的特定性质，即非线性漏极电压-漏极电流依赖性，显示出饱和区域，以及在某些偏置电压下的负微分电阻，如果没有与弹道输运相关的物理机制，则无法解释这些特性。在从4英寸石墨烯晶片切割的芯片上制造了数十个具有非常大的跨导的弹道晶体管。这种双栅极晶体管配置也可以用作极其高效的最先进的光电探测器。
2016-04-09 cond-mat.mes-hall
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。
2010-03-27 cond-mat.mes-hall
Hysteresis of Electronic Transport in Graphene Transistors
石墨烯场效应晶体管通常包括位于SiO2表面上的石墨烯薄片。依赖于栅极电压的电导示出了依赖于栅极扫描速率/范围的滞后。它示出在这里，晶体管表现出两种不同类型的滞后在其电特性。电荷转移引起最小电导的栅极电压的正向偏移，而电容选通可以引起电导相对于栅极电压的负向偏移。正滞后现象随着石墨烯片层数的增加而衰减。氦气氛中的自加热显著地去除了吸附物并减少了正滞后。我们还观察到石墨烯器件在低温下的负滞后。研究还发现，石墨烯上/下的冰层具有比水层强得多的偶极矩。电解质栅极中的移动离子和铁电栅极中的极性切换也可能导致石墨烯晶体管中的负滞后。这些发现提高了我们对石墨烯对其周围环境的电响应的理解。石墨烯对环境的独特敏感性及其相关现象值得在非易失性存储器、静电检测和化学驱动应用方面进行进一步研究。
2011-01-18 cond-mat.mes-hall
A review for compact model of graphene field-effect transistors
石墨烯由于其独特的物理、机械和电学性质而引起了人们极大的兴趣。特别地，基于石墨烯的场效应晶体管（FET）发展迅速，现在被认为是传统硅器件的一种选择。作为现代集成电路产品设计周期中的关键步骤，紧凑模型是指用于电路仿真的集成半导体器件模型的开发。本文旨在对石墨烯场效应晶体管的紧凑模型进行理论描述。特别注意的是专门用于电荷片模型，漂移扩散模型，玻尔兹曼方程，态密度（DOS），和基于表面势的紧凑模型。最后，对该领域的发展前景进行了展望。
2017-02-22 cond-mat.mes-hall
Simulation of Graphene Nanoribbon Field Effect Transistors
基于非平衡格林函数形式主义和紧束缚哈密顿量中具有开放边界条件的3D泊松和薛定谔方程的自洽解，提出了石墨烯纳米场效应晶体管（GNR-FET）的原子三维模拟。相对于碳纳米管FET，GNR-FET表现出相当的性能，降低了对沟道手性变化的敏感性，以及由于带到带隧穿引起的类似泄漏问题。可接受的晶体管性能需要1- 2nm的有效纳米晶宽度，这可以用周期性蚀刻图案或应力图案获得。
2008-01-07 cond-mat.mes-hall
Substrate Gating of Contact Resistance in Graphene Transistors
金属接触已被确定为实现可行的石墨烯电子器件的关键技术瓶颈。最近，观察到对于具有顶栅和底栅的结构，电子-空穴电导不对称性可以由底栅调制。在这封信中，我们通过假设金属接触和底层石墨烯之间存在有效的薄界面介电层来解释这一观察结果。从量子输运计算占此修改后的静电学的电气结果证实与实验测得的接触电阻。我们的研究表明，金属-石墨烯界面的工程化是降低高性能石墨烯晶体管接触电阻的关键一步。
2011-03-31 cond-mat.mes-hall
Model of tunneling transistors based on graphene on SiC
最近的实验表明，在碳化硅（SiC）上外延生长的石墨烯可以表现出0.26 eV的能隙，使其成为一种有前途的电子材料。通过精确的模型，我们探索了全弹道SiC上石墨烯隧道场效应晶体管（TFFETs）的设计参数空间，并评估了DC和高频品质因数。对于栅极长度低至30 nm的器件，即使在0.15 V的低电源电压下，陡峭的亚阈值行为也可以使I_{ON} / I_{OFF}比超过10^4。本征晶体管延迟小于1 ps。这些因素使该器件成为CMOS之外的低功耗纳米电子学的有趣候选者。
2010-06-30 cond-mat.mes-hall
Effect of edge roughness in graphene nanoribbon transistors
边缘不规则性和混合边缘形状的石墨烯纳米晶体管的特性的影响进行检查的非平衡格林函数形式主义的基础上的自洽原子模拟。由于带隙中引入的局域态，最小漏电流增大，而由于较小的量子传输和一般的自洽静电效应，导通电流减小。虽然导通电流和最小漏电流之间的比率减小，但即使在存在边缘粗糙度的情况下，晶体管仍然切换。然而，器件之间的变化可能很大，特别是对于短沟道长度。
2007-12-23 cond-mat.mes-hall
Negative differential resistance in graphene-based ballistic field effect transistor with oblique top gate
在具有倾斜顶栅的基于石墨烯的弹道场效应晶体管（FET）中已经观察到室温峰谷比为8的负微分电阻（NDR）。在从通过CVD生长的4英寸石墨烯晶片切割的芯片上制造具有45度的顶栅倾斜角和400 nm的漏极-源极距离的石墨烯FET。从60个测量的设备中，仅在CVD石墨烯显示无缺陷单层的拉曼特征的区域中观察到NDR。在晶片上的其他特定位置，其中石墨烯质量不够高并且拉曼特征指示存在缺陷，输运的弹道特性丧失并且石墨烯FET显示出由顶栅电压和背栅电压调谐的非线性漏极电压依赖性。
2014-05-25 cond-mat.mes-hall
Etched graphene single electron transistors on hexagonal boron nitride in high magnetic fields
我们报告了在高磁场中在六方氮化硼（hBN）上蚀刻的各种尺寸的石墨烯单电子晶体管（SET）的制造和电学特性。电子输运测量显示出与SiO2上的石墨烯SET相比略有改善。特别是，在高达9 T的垂直磁场的影响下，在hBN上的SET更稳定，这与在SiO2上的SET上报道的测量结果相反。该结果表明hBN上的SET中的表面无序势降低，这可能是朝向清洁和更可控的石墨烯QD的重要一步。
2013-11-19 cond-mat.mes-hall
Relating Hysteresis and Electrochemistry in Graphene Field Effect Transistors
石墨烯基场效应晶体管（FET）的滞后和通常观察到的p掺杂已经在过去几年的报告中讨论。然而，实验工作的解释不同;滞后现象出现背后的机制以及石墨烯与其环境之间的电荷转移的作用尚未澄清。我们分析了石墨烯FET在潮湿环境中的电化学和电子性能之间的关系，从石墨烯电阻的标准背栅依赖性中提取。我们认为，石墨烯基场效应晶体管在常规的二氧化硅衬底上表现出的行为，对应于电化学诱导的滞后在环境条件下，可以引起的电荷捕获机制与石墨烯的敏感性，以当地的pH值。
2011-10-07 cond-mat.mes-hall
Going Ballistic: Graphene Hot Electron Transistors
本文综述了利用石墨烯制成的二维基极接触的弹道热电子晶体管（即石墨烯基极晶体管（GBT））的实验和理论现状。早期的性能预测表明THz操作的潜力今天仍然适用，即使改进了考虑非理想因素的模型。实验结果清楚地证明了基本功能，开/关电流切换超过几个数量级，但需要进一步的发展，以充分利用GBT器件系列的潜力。特别是，石墨烯和半导体或石墨烯之间的界面远非完美，因此限制了实验设备的完整性，可靠性和性能。
2015-09-03 cond-mat.mes-hall
High yield fabrication of chemically reduced graphene oxide field effect transistors by dielectrophoresis
我们展示了高产量的制造场效应晶体管（FET）使用化学还原的氧化石墨烯（RGO）片悬浮在水中组装通过介电泳。在Ar/H_2气氛中200 ℃退火1h后，器件的两端电阻提高了一个数量级。随着背栅电压的施加，所有的器件都显示出FET行为，最大空穴和电子迁移率分别为4.0和1.5 cm 2/Vs。这项研究显示了基于石墨烯的纳米电子器件的规模化制造的希望。
2010-02-02 cond-mat.mes-hall
Hydrodynamic theory of the Dyakonov-Shur instability in graphene transistors
我们提出了电流偏置石墨烯晶体管中Dyakonov-Shur（DS）等离子体不稳定性的综合理论。使用流体动力学方法，我们推导出描述在任意值的电子漂移速度在石墨烯中的二维电子流体中的DS不稳定性的方程。这些非线性方程与麦克斯韦方程一起被用于数值分析的空间和时间的演化的石墨烯电子系统后，DS不稳定性是由随机电流波动触发。我们分析的DS不稳定性和石墨烯电子系统的最终定态的属性的发病所需的条件。我们表明，不稳定性的结果在相干的非谐振荡状态的电子流体和计算的空间分布和功率的石墨烯晶体管产生的电磁辐射在DS不稳定制度。
2021-09-14 cond-mat.mes-hall
Light-matter interaction in a microcavity-controlled graphene transistor
石墨烯具有非凡的电子和光学特性，在光子学和光电子学方面具有很大的应用前景。包括高速光电探测器、光调制器、等离子体激元器件和超快激光器在内的演示现已报道。更先进的器件概念将涉及光子元件，如腔体，以控制石墨烯中的光-物质相互作用。在这里，我们报告的第一个单片集成的石墨烯晶体管和平面，光学微腔。我们发现，微腔诱导的光限制控制的效率和光谱选择的光电流产生的集成石墨烯器件。证明了光电流的二十倍增强。光学腔还决定了石墨烯的电激发热辐射的光谱特性。最有趣的是，我们发现腔限制修改集成石墨烯晶体管的电输运特性。我们的实验方法开辟了一条通往纳米尺度上的腔量子电动力学的路线，石墨烯作为原子厚度的载流腔内介质。
2012-06-25 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
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
Dual Origin of Room Temperature Sub-Terahertz Photoresponse in Graphene Field Effect Transistors
由于石墨烯$'$优异的电子迁移率，石墨烯被认为是用于高达太赫兹（THz）范围的高频辐射检测器的有前途的平台。先前已经表明，石墨烯场效应晶体管（FET）由于热电和/或等离子体波整流而对入射的THz辐射表现出室温宽带光响应。这两种效应表现出类似的功能依赖于栅极电压，因此，它被发现是很难解开这些贡献在以前的研究。在这封信中，我们报告了在不同温度下分析的石墨烯场效应晶体管的亚太赫兹响应的实验和理论研究。这种温度依赖性的研究使我们能够揭示光热电效应，pn结整流，和等离子体激元整流中的石墨烯FET的亚太赫兹光响应的作用。
2018-03-19 cond-mat.mes-hall
Tunable Graphene Single Electron Transistor
我们报告了石墨烯单电子晶体管的电子输运实验。该器件由通过两个窄的石墨烯收缩连接到源极和漏极的石墨烯岛组成。它是静电可调的三个横向石墨烯栅极和一个额外的背栅。隧道耦合是栅电压的强非单调函数，表明势垒中存在局域态。我们研究了隧道能隙的能量尺度、收缩区的共振和库仑阻塞共振。从库仑金刚石测量在不同的设备配置（即障碍配置），我们提取的充电能量为3.4毫电子伏，并估计一个特征的能量尺度为10毫电子伏的收缩共振。
2008-06-09 cond-mat.mes-hall
Graphene Transistor as a Probe for Streaming Potential
我们探讨了石墨烯场效应晶体管（GraFET）中的电输运对该晶体管附近液体流动的依赖性。我们发现大的和可重复的GraFET的电荷中性点，是依赖于流体的速度和离子浓度的变化。我们表明，这些变化是一致的局部电化学电位的变化的液体旁边的石墨烯所造成的流体流动（流动电位）。此外，我们利用GraFET中的电传输对流体流动的参数的敏感性来演示基于石墨烯的质量流量和离子浓度传感。我们成功地检测到小至~ 70 nL/min的流量，并检测到小至~ 40 nM的离子浓度变化。
2012-02-15 cond-mat.mes-hall
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。
2021-03-25 cond-mat.mes-hall
Origins of leakage currents on electrolyte-gated graphene field-effect transistors
石墨烯场效应晶体管广泛用于生物传感器的开发。然而，关于其运作细节的某些基本问题尚未完全了解。这些问题之一是在电解质门控配置中存在门控（泄漏）电流。在这里，我们报告我们的观察考虑这种现象的原因化学气相沉积（CVD）生长的石墨烯。我们观察到，栅极电流反映了发生在晶体管表面上的电流，类似于电化学电池中的工作电极-对电极对电流。在场效应测量中，当石墨烯沟道被空穴掺杂时，栅极电流是电容性的，而当石墨烯沟道被电子掺杂时，栅极电流是法拉第性的。法拉第电流归因于溶解在水溶液中的氧的减少，并且其幅度随着每次测量而增加。我们采用循环伏安法与氧化还原探针Fc（MeOH）2来表征的石墨烯结构的变化，负责这种激活。总的来说，我们的研究结果表明，通过在晶体管的表面上的催化氧还原的过程中出现更多的缺陷。
2020-11-11 cond-mat.mes-hall
Improved performance of graphene transistors by strain engineering
通过数值模拟，我们研究了单轴应变对应变石墨烯异质结输运特性的影响，并探索了利用这些异质沟道实现石墨烯晶体管良好性能的可能性。结果表明，由于应变引起的石墨烯能带结构的变形，在应变结中可以打开有限的导电带隙。这些异质沟道，然后证明显着改善石墨烯场效应晶体管（FET）的操作。特别地，通/断电流比可以达到超过10 $^5$的值。在石墨烯普通FET中，尽管与未应变器件的情况相比减小了，但是在可以获得良好的电流饱和的同时，仍然很高。这导致对于80 nm的栅极长度的高电压增益和几百GHz的高过渡频率。在石墨烯隧穿FET中，观察到低于30 mV/dec的亚阈值摆幅、强非线性效应，例如栅极可控负微分电导和电流整流。
2013-12-20 cond-mat.mes-hall
Graphene-based spin-pumping transistor
我们用完全量子力学的方法证明了石墨烯可以作为用于泵浦自旋电流的栅极可控晶体管，即，在没有净电荷电流的情况下，由相邻磁化的进动引起的角动量流。此外，我们提出了一个概念的证明，这些自旋电流可以调制的静电门。由于我们的建议涉及纳米尺寸的系统，具有非常高的速度，在没有任何施加的偏置的情况下，它是潜在的有用的晶体管的发展能够结合大的处理速度，增强集成度和极低的功耗。
2010-03-07 cond-mat.mes-hall
Explicit drain current, charge and capacitance model of graphene field-effect transistors
我提出了一个紧凑的物理为基础的模型的漏极电流，电荷和电容的石墨烯场效应晶体管，相关的直流，交流和石墨烯为基础的电路的瞬态行为的探索。物理框架是一个场效应模型和漂移扩散载流子输运结合饱和速度的影响。首先，一个明确的模型已经推导出的漏极电流。在此基础上，基于Ward-Dutton分区方法，给出了电荷和电容的显式封闭表达式，连续覆盖了所有的工作区域。该模型是特别感兴趣的模拟和射频应用中，石墨烯的带隙工程可能是不需要的。
2011-05-13 cond-mat.mes-hall
Influence of the density of states of graphene on the transport properties of graphene/MoS2/metal vertical field-effect transistors
我们对石墨烯/二硫化钼/金属垂直场效应晶体管的电流-电压特性进行了详细的研究。由于其低的态密度，石墨烯中的费米能级对其载流子密度非常敏感，从而对外部电场非常敏感。在石墨烯/MoS 2/金属异质结构中的石墨烯和金属层之间施加偏压VB以驱动电流通过范德华界面的情况下，跨越MoS 2电介质的电场引起石墨烯的费米能级的移位。当石墨烯的费米能级与狄拉克点重合时，在测量的I-V曲线中出现显著的非线性，从而使我们能够执行狄拉克点的光谱学。通过检测不同背栅电压的狄拉克点，我们发现，纳米厚的二硫化钼层的电容可以从一个简单的直流传输测量确定。
2015-06-02 cond-mat.mes-hall
Ambipolar Graphene Field Effect Transistors by Local Metal Side Gates
我们展示了由局部金属侧栅单独控制的双极石墨烯场效应晶体管。侧栅场效应可以具有与全局背栅的开/关比相当的开/关比，并且可以通过背栅和/或第二侧栅在大范围内调谐。我们还发现，侧栅场效应是显着更强的电浮置背栅相比，接地的背栅，从静电模拟的发现一致。
2010-08-06 cond-mat.mes-hall
Non-Linear Temperature Dependence in Graphene Nanoribbon Tunneling Transistors
通常认为隧穿电流与温度无关。通过进行原子输运模拟，我们表明，相反，在石墨烯纳米晶体管（GNR）的带-带隧穿晶体管（TFET）的亚阈值隧穿电流应该表现出显着的和非线性的温度依赖性。此外，这种非线性的性质作为源极/漏极掺杂和垂直电场的函数而变化，这表明如果正确理解这种非线性，可以提供对隧穿现象的重要见解。最后，通过开发一种伪分析方法，我们预测这种温度依赖性不是GNR所独有的，而是任何带到带隧穿晶体管的一般行为，与沟道材料无关。
2009-09-29 cond-mat.mes-hall
Current crowding mediated large contact noise in graphene field-effect transistors
石墨烯-金属界面处的电阻的固有时间依赖性波动或接触噪声对石墨烯场效应晶体管的性能的影响可能与接触电阻本身一样不利，但在很大程度上仍未被探索。在这里，我们研究了不同器件几何形状和接触配置的石墨烯场效应晶体管中的接触噪声，载流子迁移率范围为5，000至80，000 $~$ cm $^{2}$ V $^{-1}$ s $^{-1}$。由于纯二维导体中的电流拥挤，我们的接触噪声的现象学模型证实了接触在双探针或侵入式四探针配置中的所有石墨烯场效应晶体管中主导测量的电阻噪声，并且令人惊讶的是，在高迁移率器件中的几乎非侵入式四探针（霍尔条）配置中也是如此。接触噪声的微观起源与金属-沟道界面的波动静电环境直接相关，这对于二维材料基电子器件是通用的。
2017-02-01 cond-mat.mes-hall
Electrolyte gate dependent high-frequency measurement of graphene field-effect transistor for sensing applications
我们在2.4 GHz下对电解质门控石墨烯场效应晶体管（GFET）进行了射频（RF）反射测量，利用可调谐的阻抗匹配匹配电路。我们证明了石墨烯的栅极电压依赖的RF电阻率可以推导出，即使在电解质的存在下，这是在与石墨烯层直接接触。的RF电阻率被发现是一致的，其DC对应在全栅电压范围内。此外，为了获得高频传感应用的潜力，我们展示了纳秒级时间分辨率的时间依赖性门控。
2014-01-02 cond-mat.mes-hall
Modeling of a vertical tunneling graphene heterojunction field-effect transistor
采用自洽量子输运模拟方法，对基于石墨烯异质结和hBN层的垂直隧穿场效应晶体管（FET）进行了模拟。研究发现，这种不对称的p型和n型导电是由于石墨烯接触和隧穿沟道材料之间的功函数差异造成的。底部石墨烯接触的调制在确定器件的开关特性中起着重要作用。由于垂直场效应管结构产生的静电短沟道效应，输出I-V特性不会饱和。研究了垂直场效应晶体管的标度行为与栅绝缘层厚度和隧穿沟道材料厚度的关系。
2012-06-22 cond-mat.mes-hall
Field Effect Transistors based on Networks of Highly Aligned, Chemically Synthesized N=7 Armchair Graphene Nanoribbons
我们报告了N = 7扶手椅式石墨烯纳米带（7-AGNR）场效应晶体管的实验演示和电气表征。背栅晶体管由原子级精确和高度对准的7-AGNR制成，采用自下而上的方法合成。大面积转移工艺具有用原子级精确的纳米带制造可扩展器件的前景。FET的沟道比30 nm至40 nm的平均纳米晶长度长约30倍。GNRs的密度很高，因此可以假定运输远高于逾渗阈值。长沟道晶体管表现出87.5的最大I $_{ON}$ /I $_{OFF}$电流比。
2018-03-19 cond-mat.mes-hall
Drift-diffusion model for single layer transition metal dichalcogenide field-effect transistors
提出了一种计算单层过渡金属二硫属化物（TMD）场效应晶体管（FET）表面电势和漏电流的物理模型。考虑到原子层厚TMD的二维态密度及其对量子电容的影响，建立了表面势模型。其次，考虑到载流子沿单层TMD传输的漂移扩散机制，导出了漏电流的显式表达式。该模型已基准与测量的原型晶体管。基于该模型，针对低功耗应用的器件设计窗口进行了讨论。
2012-07-12 cond-mat.mes-hall
Graphene Nanoribbon Field-Effect Transistors on Wafer-Scale Epitaxial Graphene on SiC substrates
我们报告了在大面积外延石墨烯上实现的~10 nm宽的顶栅石墨烯纳米晶体管场效应晶体管（GNRFFET），其具有~0.14 eV的带隙开口。与先前观察到的GNRs的无序输运和严重的边缘粗糙度效应相反，这里给出的实验结果清楚地表明，在精心制作的GNRFEFET中的输运机制在室温下是常规的带输运，在低温下是带间隧穿。整个空间的温度，尺寸和几何形状依赖的传输特性和静电的GNRFESTs的解释由传统的电子发射和隧穿电流模型。我们结合实验和建模工作证明，精心制作的窄GNRs的行为作为传统的半导体，仍然是电子开关器件的潜在候选人。
2013-10-25 cond-mat.mes-hall
High-Frequency Properties of a Graphene Nanoribbon Field-Effect Transistor
我们提出了一个石墨烯纳米晶体管场效应晶体管（GNR-FET）的分析器件模型。所考虑的GNR-FET基于异质结构，该异质结构由覆盖在高导电衬底（背栅）和控制直流和交流源漏电流的顶栅之间的纳米带阵列组成。使用开发的模型，我们推导出明确的分析公式GNR-FET作为信号频率的函数，电子的碰撞频率，和顶栅长度。从弹道和强烈的碰撞电子输运的过渡被认为是。
2008-07-28 cond-mat.mes-hall
Transport Properties of Graphene Nanoribbon Transistors on Transport Properties of Graphene Nanoribbon Transistors on Chemical-Vapor-Deposition Grown Wafer-Scale Graphene
石墨烯纳米晶体管（GNR）场效应晶体管（FET）的宽度低至12 nm，已经通过电子束光刻使用晶圆级化学气相沉积（CVD）工艺来形成石墨烯。GNR FET的漏极电流调制在300 K时约为10，在4 K时增加到近106。最小电流的强温度依赖性表明CVD生长的GNR-FET的带隙开放。通过微分电导法估计提取的带隙为约0.1 eV。这项工作突出了CVD生长的大面积石墨烯的发展，并展示了纳米晶体管中带隙的开放。
2012-04-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Generation of fully spin-polarized currents in three-terminal graphene-based transistors
我们提出了三端自旋器件与石墨烯纳米带（终端）和石墨烯片（通道），以产生一个高度自旋极化的电流没有外部磁场或铁磁电极。平均场近似下的Hubbard排斥作用起着将源极端处的非极化电流分离为漏极端处的自旋极化电流的主要作用。它示出，通过调制的漏极电压之一，完全自旋极化电流可以产生在另一个漏极端子。此外，沟道的几何形状和边缘原子的布置对三端结中的自旋电流的效率具有显著影响，所述三端结可用于生成基于石墨烯的自旋晶体管。
2015-10-17 cond-mat.mes-hall
Graphene field effect transistors with ferroelectric gating
最近的铁电门控实验已经在石墨烯场效应晶体管中引入了一种新的功能，即非挥发性。对铁电门的非线性、迟滞特性还没有一个全面的认识，也没有一个有效的控制方法。在这封信中，我们定量表征滞后铁电门使用正常的介电门提供的一个独立的背景掺杂（nBG）的参考。更重要的是，我们证明了nBG可以用来控制铁电门控单向移动滞后铁电掺杂在石墨烯。利用这种静电效应，我们展示了石墨烯铁电FET中的对称位写入，其电阻变化超过500%，并且在10^5个周期内可再现非易失性切换。
2010-09-01 cond-mat.mes-hall
