Insulating behavior in ultra-thin bismuth selenide field effect transistors
用机械剥离法在300 nm SiO2/Si衬底上制备了拓扑绝缘体Bi 2Se 3的超薄（~3层）场效应晶体管（FET）。温度和栅极电压依赖的电导测量表明，Bi 2Se 3 FET的n型，并有一个明确的关断状态，在负栅极电压，激活温度依赖的电导和能量障碍高达250毫电子伏。
2012-01-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Strain-gradient-induced switching of nanoscale domains in free-standing ultrathin films
我们报告的第一原理原子模拟的影响，局部应变梯度的纳米级域形态的独立PbTiO $_3$薄膜。首先，回顾了原子水平上自由薄膜的铁电性质。对于探索的厚度（10至23个晶胞），我们发现磁通闭合域结构的形态是厚度依赖。观察到20个晶胞的临界值：较薄的膜显示具有90个$^\circ$结构域环的结构，而较厚的膜另外形成180个$^\circ$结构域壁，产生Landau-Lifshitz型结构。当在顶面处施加局部和压缩应变梯度时，梯度能够切换向下畴的极化，但不能切换到相反的极化。因此，作为应变梯度强度的函数的畴图案的演变取决于膜厚度。我们的模拟结果表明，在较薄的薄膜，第一个90 $^\circ$域环迁移向应变梯度区，然后在该区域的极化逐渐切换。相反，在较厚的膜中，应变梯度区域中的切换是渐进的，不涉及畴壁运动，这归因于较不移动的180 $^\circ$畴壁。铁电开关的理解的基础上的知识的本地原子属性，结果证实，机械挠曲电提供了一种手段来控制铁电系统中的纳米畴图案。
2014-08-21 cond-mat.mtrl-sci
Channel-Width Dependent Enhancement in Nanoscale Field Effect Transistor
我们报告的观察沟道宽度相关的增强纳米级场效应晶体管包含光刻图案化的硅纳米线作为导电沟道。这些器件在反向源漏偏置中表现为传统的金属氧化物半导体场效应晶体管。纳米线宽度减小到200 nm以下会导致阈值电压的显著变化。由于增加的表面积与体积比，这些器件在较小的宽度下显示出更高的单位宽度电导率。我们的器件具有纳米级的通道宽度表现出极端的灵敏度表面场分布，因此可以用作逻辑元件在计算和超灵敏的传感器的表面电荷在化学和生物物种。
2008-02-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Low-voltage Ferroelectric Field-Effect Transistors with Ultrathin Aluminum Scandium Nitride and 2D channels
该研究在超薄AlScN铁电薄膜上制备MoS2单层沟道FeFET，通过减薄铁电层将栅极电压降至3V以下，并系统分析厚度、制备方法和环境对磁滞行为的影响，为低功耗CMOS兼容存储计算器件提供优化路径。
2025-04-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Efficient charge modulation in ultrathin LaAlO$_3$-SrTiO$_3$ field-effect transistors
在LaAlO $_3$ -SrTiO $_3$界面，通过调制载流子密度可以触发电子相变，使得该系统成为实现多功能电子器件的良好前景。在这里，我们报告可重复的晶体管操作在局部栅控LaAlO $_3$ -SrTiO $_3$场效应器件的LaAlO $_3$电介质是只有四个单位细胞薄，在这个界面上的临界厚度传导。这种极薄的电介质允许在$\pm1$ V的栅极电压窗口内进行${\sim}3.2\times10^{13}$ cm $^{-2}$的非常有效的电荷调制，如从电容-电压测量中提取的。这些也揭示了栅极和源极之间的大的杂散电容，呈现出纳米级器件操作的复杂性。尽管小的LaAlO $_3$厚度，我们观察到一个可以忽略不计的栅极漏电流，我们归因于扩展到SrTiO $_3$基板的导电状态。
2019-09-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Bias-Independent Subthreshold Swing in Nanoscale Cold-Source Field-Effect Transistors by Drain Density-of-States Engineering
我们报告了一种设计纳米级冷源极场效应晶体管（CS-FET）的策略，其亚阈值摆幅（SS）低于60 mV/dec，与偏置无关。通过第一性原理计算和量子输运模拟，我们发现漏极和源极之间的态密度（DOS）的能量对齐是实现偏压无关SS的关键。通过定义“栅窗口”，我们提出了一个器件模型来演示在不同的偏压下，漏极DOS落入栅窗口的相似斜率如何稳定SS。这项研究强调了漏极DOS工程的重要性，在设计的CS-FET与偏置无关的SS便携式电子应用。
2022-11-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrathin Ga$_2$O$_3$ Tunneling Contact for 2D Transition-metal Dichalcogenides Transistor
针对2D TMDs晶体管高接触电阻等问题，提出非晶Ga₂O₃隧穿接触层方案，实现近理想欧姆接触，大幅提升WS₂晶体管性能，为2D晶体管接触性能建基准，推动可扩展高性能电子器件发展。
2025-02-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Liquid Metal Printed Ultrathin Oxides for Monolayer WS2 Top-Gate Transistors
二维（2D）半导体是用于互补金属氧化物半导体（CMOS）逻辑电路的持续缩小尺寸的有前景的沟道材料。然而，它们的全部潜力仍然受到缺乏可扩展的高k晶体管的限制，这些高k晶体管可以实现原子级光滑的界面、小的等效氧化物厚度（EOT）、出色的栅极控制和低漏电流。在这里，我们报告了用于2D电子和电光器件的液态金属印刷的氧化物和可扩展的Ga 2 O3电介质。我们直接可视化的原子光滑的Ga 2 O3/WS 2接口，使液态金属印刷的保形性。我们证明了原子层沉积兼容性与高k Ga 2 O3/HfO 2顶栅电介质堆叠化学气相沉积生长单层WS 2，实现EOTs的~1 nm和亚阈值摆幅下降到84.9 mV/dec。栅极漏电流是在超规模低功耗逻辑电路的要求。我们的研究结果表明，液态金属印刷氧化物可以弥合下一代纳米电子学2D材料可扩展介电集成的关键差距。
2022-10-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Interfacial charge transfer in nanoscale polymer transistors
界面电荷转移在建立金属费米能级和有机半导体能带的相对排列中起着至关重要的作用。虽然细节在许多系统中仍然难以捉摸，但这种电荷转移已经在许多光电发射实验中推断出来。我们目前的电子输运测量非常短的沟道（$L < 100$ nm）晶体管由聚（3-己基噻吩）（P3 HT）。随着沟道长度的减小，接触电阻和零栅电压电导的演变与这种电荷转移是一致的。与具有Au接触的类似器件相比，具有Pt接触的器件中的短沟道传导大大增强，与电荷转移预期一致。交流扫描隧道显微镜（ACSTM）提供了进一步的证据，空穴从Pt转移到P3 HT，而很少的电荷转移发生在Au/P3 HT界面。
2008-09-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Comment on "Ultrathin Interface Regime of Core-Shell Magnetic Nanoparticles for Effective Magnetism Tailoring"
人们对使用磁性纳米颗粒将高频电磁能转换成热重新产生了兴趣。在过去的十年中，催化领域的许多例子，航空和汽车工程的轻质热塑性复合材料，以及生物医学应用，蓬勃发展。在最近的一封信“超薄界面制度的核壳磁性纳米粒子有效的磁性剪裁”，月亮等。DOI：10.1021/acs.nanolett.6b04016声称已经观察到一个新的界面自旋倾斜现象，在核壳铁氧体，推动加热效率超过10,000 W/g。如果这是真的，它代表了新的机会，进一步定制纳米制剂用于药物输送和选择性破坏肿瘤的高温。但在这里，我认为这些说法与物理事实不一致。
2017-11-20 cond-mat.mtrl-sci
High-Performance Flexible Nanoscale Field-Effect Transistors Based on Transition Metal Dichalcogenides
二维（2D）半导体过渡金属二硫属化物（TMD）是高性能柔性电子产品的良好候选者。然而，迄今为止，这种柔性场效应晶体管（FET）的大多数演示都是在微米级上，没有受益于2D-TMD的短沟道优势。在这里，我们展示了柔性单层MoS 2 FET，其具有迄今为止报道的最短沟道（低至50 nm）和非常高的导通电流（在1 V漏源电压下高达470 uA/um），这与柔性石墨烯或晶体硅FET相当。这是使用一种新的转移方法来实现的，其中接触最初是在刚性TMD生长基板上用纳米级光刻法图案化的，然后涂上聚酰亚胺（PI）膜，该聚酰亚胺膜在释放后成为具有接触和TMD的柔性基板。我们还将此转移过程应用于其他TMD，报告了第一个具有MoSe 2的柔性FET，并记录了柔性WSe 2 FET的导通电流。这些成就推动2D半导体更接近低功耗和高性能柔性电子技术。
2021-02-05 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Velocity-field characteristics and device performance in nanoscale amorphous oxide Thin-Film-Transistors
The University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校）
研究短通道长度（50-100 nm）非晶氧化物场效应晶体管中的电子速度-电场特性，结合实验数据与物理模型，探讨陷阱与扩展态传输的相互作用，以优化先进存储器和人工智能硬件中的FET设计。
2026-04-23 cond-mat.mtrl-sci
Nanoscale field effect transistor for biomolecular signal amplification
我们报道了在光刻限定的硅纳米通道器件中生物分子识别信号的放大。器件被配置为在反向源极-漏极偏置区域中的场效应晶体管（FET）。FET中纳米线沟道的微分电导的测量允许灵敏地检测由于生物分子结合引起的表面电位的变化。较窄的硅通道由于增加的表面与体积比而表现出对结合的较高敏感性。在负源极-漏极区域中的器件的操作展示了信号放大。蛋白质结合和表面电位的变化之间的等效性进行了描述。
2008-02-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other physics.bio-ph
Experimental study of electron and phonon dynamics in nanoscale materials by ultrafast laser time-domain spectroscopy
随着纳米技术的快速发展，目前，微电子和纳米电子器件的基本单元，即晶体管的尺寸已经深入到纳米尺度。为了追求更便宜和更快的纳米级电子器件，晶体管的尺寸不断缩小。随着纳米电子器件的小型化，电阻率急剧增加，导致发热量迅速增长。纳米材料的生热和有限的散热已成为下一代纳米电子器件开发中的关键问题。铜（Cu）是纳米电子器件中广泛使用的导电材料，其电子-声子散射是影响铜纳米线室温电阻率的主要因素。同时，声子是绝缘体、本征半导体和轻掺杂杂质半导体中的主要热载流子。热输运是声子输运的集合，它强烈地依赖于声子频率。此外，由于空间限制，纳米材料中的声子输运可以表现出与块体材料根本不同的行为。然而，由于缺乏合适的实验技术，纳米材料中的电子-声子散射和频率相关声子输运的尺寸效应在很大程度上仍未被探索。本论文主要研究纳米材料中的载流子动力学和声学声子输运。
2017-11-12 cond-mat.mtrl-sci
Bottom-up Graphene Nanoribbon Field-Effect Transistors
最近开发的工艺使得能够自下而上化学合成具有精确原子结构的石墨烯纳米带（GNR）。这些GNR是电子器件的理想候选者，因为它们的均匀性、小于1 nm的极窄宽度、原子级完美的边缘结构和期望的电子特性。在这里，我们展示了纳米级化学合成GNR场效应晶体管，通过开发一种新的层转移工艺成为可能。我们观察到强烈的环境敏感性和独特的输运行为特征的亚1nm宽度的GNRs。
2013-10-01 cond-mat.mtrl-sci
Ultrathin SnTe films as a route towards all-in-one spintronics devices
基于附接到铁磁电极的半导体沟道的自旋晶体管遭受快速自旋衰减和极低的自旋注入/检测效率。在这里，我们提出了一种替代的所有功能于一身的自旋器件，其工作原理依赖于二维（2D）SnTe，其中相当大的自旋霍尔效应，消除了使用铁磁体的自旋寿命的电操纵。特别是，我们探讨了持久的自旋纹理（PST）内在地存在于铁电相，保护自旋退相干，并支持非常长的自旋寿命。我们的第一性原理计算和对称性论证揭示了这种自旋波模式可以被垂直电场从外部失谐，导致自旋随机化和自旋寿命的降低.我们进一步扩展我们的分析，以SnTe薄膜，并确认PST的出现，以及适度增强的内在自旋霍尔电导率。最近在室温下对2D-SnTe铁电相的观察表明，新型全电自旋电子器件即将实现。
2020-06-06 cond-mat.mtrl-sci
Ultrathin catalyst-free InAs nanowires on silicon with distinct 1D sub-band transport properties
具有一维（1D）亚能带结构的超薄InAs纳米线（NW）是用于先进量子电子器件的有前途的材料，其中亚30 nm直径限制的尺寸以及Si上的后CMOS集成方案是非常期望的。在这里，我们展示了两种选择性合成方法，实现外延，高纵横比的InAs纳米线在硅上的直径小于20 nm。第一种方法利用直接气相-固体生长来通过线间间距、掩模开口尺寸和生长时间来调整NW直径。第二个方案探讨了一个独特的逆反应生长的侧壁的InAs纳米线的热分解下控制砷通量和退火时间。有趣的动力学有限的依赖关系之间的线间距和变薄的动态发现，产生的直径低至12纳米的稀疏NW阵列。我们清楚地验证了1D的子能带结构在cnws明显的电导步骤，在低温下使用背栅NW场效应晶体管的传输测量。相关的模拟揭示了单和双简并电导步骤，突出了旋转六角对称性，并再现了扩散一维传输极限的实验痕迹。在真实的背栅配置下的建模进一步证明了导致非对称载流子分布和依赖于栅偏置的简并度的提升的机制。
2020-08-05 cond-mat.mtrl-sci
Energy Dissipation and Transport in Nanoscale Devices
了解纳米结构中的能量耗散和传输对于设计节能电路和能量转换系统具有重要意义。这也是一个丰富的领域，在电子，晶格（声子）和光学（光子）相互作用的交叉点的基本发现。本文综述了纳米固态结构中能量耗散和输运的研究进展。首先，调查了从纳米级晶体管（~10^-8 W）到大型数据中心（~ 10 ^9 W）的电力使用情况。然后，重点是在纳米电路，硅晶体管，碳纳米结构和半导体纳米线的能量耗散。稳态和瞬态热传输的概念也审查的上下文中的纳米器件与亚纳秒开关时间。最后，关于能量传输的最新方向进行了审查，包括纳米结构的导电性和导热性，热整流，无处不在的材料界面的作用。
2010-03-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Enhanced Carrier Transport by Transition Metal Doping in WS2 Field Effect Transistors
高接触电阻是二维（2D）层状半导体的电子器件应用的主要关注点之一。在这里，我们探讨了增强的载流子输运通过金属-半导体界面的WS 2场效应晶体管（FET）通过引入一个典型的过渡金属，铜，有两种不同的掺杂策略：（i）“广义”的Cu掺杂，通过使用随机分布的Cu原子沿沟道和（ii）“局部”的Cu掺杂，通过调整在金属-半导体界面的Cu层。与原始WS 2 FET相比，由于接触电阻降低了1 - 3个数量级，一般化的Cu原子掺杂剂和局部化的Cu接触装饰两者都可以提供肖特基到欧姆接触转变，并且因此将电子迁移率提高了5 - 7倍。我们的工作表明，过渡金属的引入可以是一种有效和可靠的技术，以提高载流子输运和器件性能的二维TMD FET。
2020-01-15 cond-mat.mtrl-sci
Natural layered phlogopite dielectric for ultrathin two-dimensional optoelectronics
本文提出将天然金云母剥离为超薄高κ介电层，并验证其可显著提升MoS₂晶体管、光电探测器及NMOS反相器性能。
2025-05-14 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Room temperature chiral magnetic skyrmion in ultrathin magnetic nanostructures
磁性Skyrmions是一种具有旋转构型的手征自旋结构。它们的拓扑性质，纳米尺寸以及它们可以通过小电流密度移动的事实为在纳米尺度上操纵磁化开辟了一个新的范例。迄今为止，手性skyrmion结构仅在体材料和外延薄膜中以及在外部磁场或低温下得到实验证实。在这里，我们报告的观察稳定skyrmions溅射Pt/Co/MgO纳米结构，在室温和零施加磁场。我们使用高横向分辨率的X射线磁性圆二色性显微镜来成像它们的手性Néel内部结构，我们解释为由于自旋波光谱测量所揭示的Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用的大强度。我们的研究结果证实了微磁模拟和数值模型，这使得识别的物理机制的大小和稳定性的skyrmions。
2016-01-10 cond-mat.mtrl-sci
Atomistic modeling of the electrostatic and transport properties of a simplified nanoscale field effect transistor
在密度泛函理论的框架下，建立了研究纳米尺度双栅硅平板静电特性的第一性原理模型。所施加的栅极电压近似为包围系统的超晶胞的边界上的静电势的变化。利用实空间格林函数估计电子密度，采用高效的多重网格和快速傅里叶泊松求解器从电荷密度计算静电势。在定域SIESTA原子轨道线性组合表象下，建立Kohn-Sham方程，并在局域密度近似下自洽求解系统的波函数。计算了小偏压下弹道输运穿过原子硅板的透射率。利用等效电容模型分析了硅平板中的电荷分布和静电势随栅压的变化。观察并讨论了量子限域效应和短栅效应。
2008-11-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Watching a GaN Transistor Switch: Real-Time Nanoscale Strain and Heat Dynamics
ESRF – The European Synchrotron（欧洲同步辐射光源）；KAI GmbH - Kompetenzzentrum Automobil- und Industrieelektronik（汽车与工业电子能力中心有限公司）；IKTS - Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme（弗劳恩霍夫陶瓷技术与系统研究所）；Infineon Technologies AG（英飞凌科技有限公司）；Infineon Technologies Austria AG（奥地利英飞凌科技有限公司）；Institute of Solid State Electronics, TU Wien（维也纳工业大学固态电子学研究所）
本研究利用第四代同步辐射光源的频闪暗场X射线显微镜，实现GaN高电子迁移率晶体管开关过程的纳米尺度应变与热动力学实时观测，为相关器件设计提供关键支撑。
2026-08-27 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Nanoscale self-templating for oxide epitaxy with large symmetry mismatch
使用扫描透射电子显微镜的直接观察揭示了一个有趣的界面双层，使无应变，单斜，青铜相VO 2（B）薄膜的钙钛矿SrTiO 3（STO）衬底上的外延生长。我们观察到一个高应变的VO 2（B）纳米畴与一个额外的（Ti，V）O2层上的TiO 2终止STO（001）表面上最好描述为一个双（2-3个单元电池）夹层。通过与STO衬底形成完全相干界面和与上面的无应变外延VO 2（B）膜形成半相干界面，界面双层使得两种材料能够外延连接，尽管它们具有大的对称性和晶格失配。
2016-09-26 cond-mat.mtrl-sci
Elementary specific spin and orbital moments of ultrathin CoFeB amorphous films on GaAs(100)
在GaAs（100）衬底上制备了CoFeB纳米非晶薄膜，并对其进行了X射线磁圆二色性（XMCD）和透射电子显微镜（TEM）研究。我们发现，在非晶态薄膜中，Co和Fe的轨道磁矩与自旋磁矩的比值比块状晶态Co和Fe的提高了300%以上，具体地说，一个很大的轨道矩为0.56*10^-6 B的自旋磁矩，同时Co原子的自旋磁矩与体相hcp Co的自旋磁矩相当。在GaAs（100）衬底上的CoFeB薄膜中所观察到的UMA与CoFeB中Co原子的自旋轨道耦合增强有关。本工作提供了GaAs（100）衬底上CoFeB非晶薄膜中UMA与基元比自旋和比轨道矩相关的实验证据，这对自旋电子学的应用具有重要意义。
2016-05-20 cond-mat.mtrl-sci
Multiscale approach for modeling magnetization properties of inhomogeneous ultrathin magnetic layers
本文提出一种多尺度方法，将粗糙超薄铁层建模为由纳米收缩区耦合的宏自旋系综，揭示表面形貌对磁化动力学和转变温度的显著影响，为接近实验现实地模拟完整自旋电子器件提供了途径。
2024-10-23 cond-mat.mtrl-sci
Role of Joule Heating on Current Saturation and Transient Behavior of Graphene Transistors
我们使用模拟来研究SiO2/Si上的亚微米石墨烯晶体管中的电流饱和。我们发现自加热是电流饱和（较低的输出电导）的部分原因，但降低电流密度>1 mA/um高达15%。如果支撑绝缘体变薄，或者在较短的沟道器件中，通过接触处的部分散热，可以减少热效应。这种器件的瞬态行为具有约30-300 ns的热时间常数，主要由支撑绝缘体的厚度和器件覆盖层的厚度决定（在SOI晶体管中也预期的行为）。这些结果为石墨烯晶体管的高场和瞬态行为提供了重要的物理见解。
2012-12-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nanoscale mechanics and ultralow Friction of natural 2D silicates: Biotite and Rhodonite
本文利用AFM和DFT计算对比研究了层状黑云母与链状蔷薇辉石的纳米力学及摩擦行为，发现黑云母虽粘附力和模量较低，但超薄片层具有约0.6×10⁻³的超低摩擦系数，为二维硅酸盐的力学与摩擦学应用设计提供了依据。
2025-08-27 cond-mat.mtrl-sci
Electrostatic Control of the Evolution from Superconductor to Insulator in Ultrathin Films of Yttrium Barium Copper Oxide
的电输运性质的Al2O3 YBCO薄膜已被修改使用双电层晶体管配置采用离子液体。采用高压氧溅射法在SrTiO3衬底上生长薄膜。一个明确的演变，从超导体绝缘体观察到名义上7个单位电池厚的薄膜。利用有限尺寸标度分析，发现在6 K到22 K的温度范围内，电阻随温度的变化曲线R（T）塌缩为单一标度函数，这表明存在量子临界点。然而，缩放失败，在最低的温度表明超导和绝缘制度之间存在一个额外的阶段。
2011-04-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Strain-driven superplasticity and modulation of electronic properties of ultrathin tin (II) oxide: A first-principles study
二维层状氧化锡（SnO）最近已成为薄膜晶体管和互补金属氧化物半导体器件的有前途的双极沟道材料。在这项工作中，我们提出了一个第一性原理调查的机械性能的SnO，以及电子的影响拉伸应变（$ε$）在单轴和双轴条件下。体到单层过渡被发现显着降低的杨氏模量和剪切模量的SnO，突出层间Sn-Sn键在保持结构完整性的重要性。前所未有的，少层氧化锡表现出超塑性单轴变形条件下，与单分子层的临界应变高达74%的故障。这种超塑性行为归因于超过$ε$ = 14%的三配位中间体（这里称为h-SnO）的形成，其类似于具有相对大的功函数和宽的间接带隙的部分恢复的正交相。广泛的结构范围内的氧化锡（II）强烈的各向异性的机械载荷下，通过应变工程实现新型的混合纳米结构的SnO表明有趣的可能性。本研究报告的发现揭示了对氧化锡（II）的机械行为和应变驱动电子特性的基本见解，为开发具有新的非传统功能的SnO基纳米电子器件开辟了令人兴奋的途径。
2019-11-11 cond-mat.mtrl-sci
Ferroelectric metal-oxide-semiconductor capacitors using ultrathin single crystalline SrZrxTi1-xO3
多功能氧化物在半导体上的外延生长已经开辟了将新功能引入半导体器件技术的途径。特别是，集成在半导体上的铁电材料可能会导致低功率场效应器件，可用于逻辑和存储器。铁电金属氧化物半导体（MOS）电容器的发展是实现这种场效应器件的关键，其中铁电栅极的极化耦合到半导体沟道的表面电势。在这里，我们表明，铁电MOS电容器可以实现使用单晶SrZrxTi 1-xO 3（x = 0.7），已外延生长在Ge上。我们发现，SrZrxTi 1-xO 3的铁电性能是非常强大的，作为栅极层薄至5 nm对应的等效氧化物厚度仅为1.0 nm表现出一个~ 2 V的滞后窗口的电容-电压特性。具有纳米栅厚度的铁电MOS电容器的发展为纳米电子器件开辟了新的前景。
2017-03-01 cond-mat.mtrl-sci
Nanoscale data storage
本文的目的是回顾超高密度、纳米级数据存储的发展，即，纳米存储作为一种全新的存储系统，纳米存储的记录机制可能与传统设备完全不同。目前，正在研究两种类型的分子在纳米存储中的潜在应用。一种是分子电子元件，包括分子导线、整流器、开关和晶体管。另一种方法采用纳米结构材料，如纳米管、纳米线和纳米颗粒。纳米存储面临的挑战不仅是材料，存储数据密度，制造成本，设备工作温度和大规模集成，而且还包括物理原理和模型的发展。目前已经取得了一些突破，但目前还不清楚什么样的纳米存储系统可以最终取代目前的硅基晶体管。一个有前途的候选人可能是一个分子纳米结构的混合装置与子5纳米尺寸。
2007-01-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Non-volatile molecular memory elements based on ambipolar nanotube field effect transistors
我们制作了空气稳定的n型双极碳纳米管场效应晶体管（CNFET），并将其用于纳米级存储单元。N型晶体管是通过在氢气中退火纳米管并通过钴电极接触它们来实现的。扫描栅显微镜显示，这些设备的体响应是类似的金接触的p-CNFET，确认肖特基势垒形成在接触界面处确定电子和空穴传输制度的可访问性。双极器件的传输特性和库仑阻塞（CB）光谱显示出强烈增强的栅极耦合，最有可能是由于氢退火过程中硅/二氧化硅界面处的缺陷密度降低。"开“状态下的CB数据表明，这些CNFET在高静电掺杂下几乎是弹道导体。由于它们的纳米级电容，CNFET对沟道周围的单个电荷的存在极其敏感。我们证明，这种属性可以利用来构建数据存储元件，在几个电子的水平。
2002-06-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
High-Efficiency Electrically Switchable Nonvolatile Thermal Transistor with Multiple Thermal Conductivity States Based on Ferroelectric HfO2
针对纳米级热逻辑电路缺乏高效可控非易失性热晶体管的问题，本研究利用铁电o-HfO₂薄膜结合分子动力学模拟与机器学习势，实现四种可逆热导率态，2%应变下开关比达171%，为热逻辑电路发展提供新路径。
2025-03-23 cond-mat.mtrl-sci
Decoupling effects of the resistive-switching behavior on the polarization reversal in ultrathin ferroelectric Hf0.5Zr0.5O2 films
Harbin Institute of Technology, Shenzhen（哈尔滨工业大学（深圳））；Quantum Science Center of Guangdong-Hong Kong-Macao Greater Bay Area（粤港澳大湾区量子科学中心）；Westlake University（西湖大学）；Indian Institute of Science（印度科学学院）；University of Science and Technology Beijing（北京科技大学）
研究解耦超薄铁电HZO薄膜中电阻开关行为与极化反转过程，揭示其对设备性能的影响并提出改进策略。
2026-02-04 cond-mat.mtrl-sci
Probing formation and epitaxy of ultrathin Titanium Silicide using low and medium energy ion scattering
Uppsala University（乌普萨拉大学）
研究通过低能和中等能量离子散射技术探测超薄钛硅化物的形成与外延生长，揭示了界面有序性对电子性能的影响及硅化物层厚度的变化。
2025-12-18 cond-mat.mtrl-sci
Gate Dielectric Engineering with an Ultrathin Silicon-oxide Interfacial Dipole Layer for Low-Leakage Oxide-Semiconductor Memories
提出在AOS沟道与high-k栅介质间引入ALD超薄SiL，实现阈值电压稳定调控并显著降低漏电流与刷新能耗，提升存储器可靠性。
2025-11-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Static and Dynamic Oxide-Trapped-Charge-Induced Variability in Nanoscale CMOS Circuits
从统一的角度研究了纳米级CMOS电路中的器件间失配和器件内时间不稳定性，将其视为与随机氧化物电荷俘获和去俘获有关的静态和动态变化部分。这种方法已经基准上的辐射引起的60纳米集成电路中的晶体管间失配的增加的最新证据。指出并估计了与单个或少数带电缺陷不稳定性有关的超尺度电路中可能存在的可靠性极限。
2019-02-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Scaling Nanoribbon Transistors with Monolayer Transition Metal Dichalcogenides
Stanford University（斯坦福大学）；Chalmers University of Technology（查尔姆斯理工大学）；HORIBA Scientific（堀场科学）
通过多图案化工艺制备基于单层过渡金属二硫族化物的n型和p型纳米带晶体管，实现25-30 nm的沟道宽度和长度，在1 V漏源电压下达到高达560、420和130 μA μm⁻¹的导通电流，性能远超此前报道。
2026-06-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Coexistence of negative and positive photoconductivity in few-layer PtSe2 field-effect transistors
二硒化铂（PtSe_2）场效应晶体管具有p型导电性，对温度和环境压力敏感。曝光于超连续谱白光光源揭示了正光电导和负光电导共存于同一器件中。一种类型的光电导性相对于另一种类型的主导性由环境压力控制。事实上，在高真空中观察到的正光电导在压力升高时转变为负光电导。密度泛函理论计算证实了PtSe_2表面物理吸附的氧分子起着受主的作用。由光照射引起的氧分子从表面的脱附导致沟道电导率中的载流子浓度降低。了解物理吸附的氧分子与PtSe_2薄膜之间发生的电荷转移，为调节材料的载流子密度和光学性质提供了一条有效的途径。
2021-07-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
High yield production of ultrathin fibroid semiconducting nanowire of Ta$_2$Pd$_3$Se$_8$
随着机械剥离法制备的各种二维（2D）范德华（vdW）晶体的高质量电子性质的展示，已经报道了许多探索和控制大规模制备的方法。相对于近年来二维原子层状晶体的制备进展，厚度接近分子或原子水平的一维纳米线的大规模制备仍然停滞不前。在这里，我们展示了高产率生产的一维VDW材料，半导体Ta2Pd3Se8纳米线，通过液相剥离。我们已经很容易实现的最薄的纳米线约为1 nm，相当于一束一个或两个分子带。透射电子显微镜和传输测量显示，所制造的Ta2Pd3Se8纳米线表现出意想不到的高结晶度和化学稳定性。我们的低频拉曼光谱揭示了存在弱带间结合的明确证据。所制备的纳米线晶体管具有很高的开关性能，在光电探测器方面有很好的应用前景。
2019-11-15 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Improved Carrier Mobility in Few-Layer MoS2 Field-Effect Transistors with Ionic-Liquid Gating
我们报道了由双层和少层MoS 2组成的离子液体（IL）门控场效应晶体管（FET）的制备。我们的传输测量表明，在250 K的离子液体门控器件中的电子迁移率约为60 cm ~ 2 V ~（-1）s ~（-1），大大超过了可比的背栅器件。IL-FET显示出迁移率从180 K下的约100 cm 2 V-1 s-1增加到77 K下的约220 cm 2 V-1 s-1，这与由四端测量确定的真实沟道迁移率非常一致，双极行为具有对于电子（空穴）>107（104）的高ON/OFF比，以及在250 K下约50 mV/dec的接近理想的亚阈值摆幅。我们属性所观察到的性能增强，特别是增加的载流子迁移率，是有限的声子，减少肖特基势垒在源极和漏极的带弯曲所造成的负离子液体介电层。
2013-04-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Infrared Imaging of the Nanometer-Thick Accumulation Layer in Organic Field-Effect Transistors
我们报告了基于聚（3-己基噻吩）的FET器件中纳米厚积累层中的电子激发的红外（IR）光谱显微镜。IR数据使我们能够探索电荷注入景观，并揭示了在定义相关的长度尺度的栅极绝缘体的关键作用。这项工作表明了独特的潜力，红外光谱的调查发生在FET器件的半导体绝缘体界面的纳米级的物理现象。
2006-02-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
High-Voltage Field Effect Transistors with Wide-Bandgap β-Ga2O3 Nanomembranes
纳米级半导体材料已经被广泛地研究作为用于节能低功率逻辑开关的晶体管的沟道材料，以使得能够缩放到更小的尺寸。晶体管应用的另一端是功率电子，对于功率电子，需要能够切换非常高电压的晶体管。节能电源开关的小型化可以实现与各种电子系统的集成，并导致能源效率的大幅提升。纳米技术尚未在这一领域产生影响。在这项工作中，它表明，纳米膜的宽带隙半导体氧化镓可以用作能够切换高电压的晶体管的通道，并在同一时间可以集成在任何平台上。这些发现标志着朝着利用在纳米材料和纳米技术中学到的经验教训来应对该领域尚未触及的挑战迈出了一步。
2013-10-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Reversible Tuning of Superconductivity in Ion-Gated NbN Ultrathin Films by Self-Encapsulation with a High-$κ$ Dielectric Layer
离子门控是用于经由电场诱导的电荷掺杂来调整材料的物理性质的强大技术，但是倾向于在门控材料中引入超出纯静电的非本征无序和不期望的电化学改性。相反，可逆的、易失性的和静电调制在通过离子门控可获得的静电感应电荷密度实现的新型器件概念的可靠设计和操作中是关键的。在这里，我们展示了一个简单而有效的方法，实现可逆的和挥发性的表面敏感的氮化铌薄膜通过控制其表面的氧化门控。所得的氧化铌封装层表现出与未封装的离子晶体管的电容相当的电容，承受超过栅极电解质的电化学稳定窗口的栅极电压，并且使得封装膜的正常状态电阻率和超导转变温度两者的完全可逆的可调谐性成为可能。我们的方法应该是可转移到其他材料和设备的几何形状，更标准的封装技术是不容易适用。
2022-11-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Hybrid Electrothermal Simulation of a Three-Dimensional Fin-Shaped Field-Effect Transistor Based on GaN Nanowires
近年来，三维GaN基晶体管因其显著提高的输出功率、更好的栅极可控性和更短的沟道以实现加速和小型化而得到了广泛的研究。然而，在热模拟中，使用传统的傅立叶定律和块体材料特性，这样的器件的热分析通常被过度简化。在这方面，可以通过耦合的声子和电子蒙特卡罗模拟来实现精确的温度预测，该模拟跟踪各个声子和电子的运动和散射。然而，沉重的计算负荷往往限制这种模拟纳米器件，而真正的芯片是毫米到厘米的大小。这个问题可以通过一种混合模拟技术来解决，该技术对远离热点的区域采用傅立叶定律。使用这种技术，精确的MEMS模拟进行了基于GAN晶体管，以揭示这种设备的温度上升。
2017-07-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Creation of Magnetic Skyrmion Bubble Lattices by Ultrafast Laser in Ultrathin Films
磁性Skyrmions是一种拓扑非平凡的自旋织构，在纳米尺度的自旋电子器件中作为稳定的信息载体具有很大的应用前景。开发基于Skyrmion的新型存储器和逻辑器件的主要挑战之一是在环境条件下快速和受控地创建磁性Skyrmion。在这里，我们证明了单一的超快（35 fs）激光脉冲诱导产生的skyrmion气泡和skyrmion气泡晶格的铁磁状态在室温下溅射磁性薄膜。随着激光能量密度的增加，skyrmion泡密度逐渐增加，最终达到饱和，形成无序的六方晶格。此外，我们提出的skyrmion气泡晶格配置导致增强的拓扑稳定性相比，孤立的skyrmion，这表明其有前途的数据存储中的使用。我们的发现揭示了在常见材料中skyrmion气泡晶格的光学方法，为新兴的基于skyrmion的记忆和突触设备铺平了道路。
2018-09-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Ultrahigh photoresponse of few-layer TiS3 nanoribbon transistors
在这里，我们隔离薄的TiS 3带，一个分层的直接带隙半导体（1.1 eV，非常适合整个可见光谱的检测），到目前为止几乎未被探索。我们制作场效电晶体并研究其电性及光电性质。测量的FET特性显示迁移率高达2.6 cm^2/Vs，开/关比高达10^4。在光照下，TiS 3 NR-FET呈现出2910 A/W的快速光响应和~4 ms的快速上升/下降时间。此外，我们测量截止频率（f3 dB）高达1000 Hz。TiS 3纳米晶体管在可见光谱范围内的灵敏度和快速的时间响应的强大组合使其成为迄今为止最好的纳米级光电探测器之一。
2014-06-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Centimeter-scale synthesis of ultrathin layered MoO3 by van der Waals epitaxy
我们报告的大规模合成的高度取向的MoO 3层，使用一个简单的和低成本的大气压范德瓦尔斯外延生长白云母云母基板上。通过这种方法，我们能够合成高质量的厘米级MoO 3晶体，厚度范围从1.4 nm（两层）到几纳米。晶体可以很容易地转移到一个任意的基板（如二氧化硅）的确定性转移方法和广泛的特点，以证明所得晶体的高品质。我们还通过密度泛函理论计算研究了材料的电子能带结构。有趣的是，计算表明，大块MoO 3具有相当弱的电子层间相互作用，因此它呈现出单层状能带结构。最后，我们证明了这种合成方法的光电应用的潜力，通过制造大面积的场效应器件（10微米110微米的横向尺寸），发现响应率为30 mA/W的激光功率密度为13 mW/cm 2的光谱的UV区域，也作为电子受体的二硫化钼为基础的场效应晶体管。
2016-06-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Transconductance and Coulomb blockade properties of in-plane grown carbon nanotube field effect transistors
由单壁碳纳米管（SWCNT）制成的单电子晶体管（SET）有望用于以超低功耗运行的量子电子器件，并允许电子输运的基础研究。我们报告的SET注册面内生长，利用定制的纳米级催化剂图案和化学气相沉积。金属单壁碳纳米管已被删除的电气老化技术和共同的栅极滞后被删除使用PMMA和烘烤，导致场效应晶体管具有大的开/关比高达10^5。进一步分割成200 nm短半导体SWCNT器件产生了量子点，其在库仑阻塞状态下显示电导振荡。所展示的配准面内生长的利用打开了创建新的SET器件几何形状的可能性，所述几何形状更复杂，即横向有序和可扩展，如高级量子电子器件所需的。
2010-07-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Anomalous Hall Effect and Perpendicular Magnetic Anisotropy in Ultrathin Ferrimagnetic NiCo$_2$O$_4$ Films
反尖晶石铁磁NiCo $_2$ O $_4$具有高磁居里温度$T_C$、高自旋极化和应变可调的磁各向异性。了解这些有趣的磁性在NiCo $_2$ O $_4$薄膜的厚度缩放限制是至关重要的，它们在纳米自旋电子应用的实施。本文报道了MgAl $_2$ O $_4$基片上外延（001）NiCo $_2$ O $_4$薄膜在室温下的非常规磁输运性质。反常的霍尔效应测量表明，对于低至1.5个晶胞（1.2 nm）的薄膜，具有强的垂直磁各向异性，而对于3个晶胞和更厚的薄膜，$T_C$保持在300 K以上。反常霍尔电导率（$σ_{xy}$）的符号变化及其与纵向电导率（$σ_{xx}$）的标度关系可以归因于杂质散射和能带本征Berry曲率之间的竞争效应，后者在厚度驱动的金属-绝缘体转变后消失。我们的研究揭示了薄膜厚度在调整电荷相关、Berry相位效应、自旋轨道相互作用和杂质散射的相对强度方面的关键作用，为设计可扩展的外延磁性隧道结和使用NiCo $_2$ O $_4$的传感器件提供了重要的材料信息。
2022-06-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrathin Broadband Metasurface Superabsorbers from a van der Waals Semimetal
在可见光和近红外（NIR）中工作的超材料和超表面为下一代用于太阳能收集的光电探测器和器件提供了一条有前途的路线。虽然已经证明了许多使用金属和半导体的超材料和超表面，但在可见-NIR范围内的基于半金属的超表面明显缺失。在这里，我们实验证明了宽带超颖表面超吸收剂的基础上大面积，半金属，范德华PtSe 2薄膜与电磁模拟。我们的研究结果表明，PtSe 2是一种可扩展的半金属，同时具有高指数和高消光在整个可见-近红外范围。因此，由电介质间隔物分隔的反射器上的薄膜PtSe 2可以在400-900 nm范围内吸收> 85%的未图案化情况和~ 97%的优化的2D超颖表面，使其成为迄今为止最强和最薄的宽带完美吸收体之一。我们的研究结果提出了一个可扩展的方法，光电探测和太阳能收获，展示了实际效用的高指数，高消光半金属纳米光学。
2022-08-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
High-field Breakdown and Thermal Characterization of Indium Tin Oxide Transistors
本研究通过扫描热显微镜和多物理场模拟，揭示了超薄非晶ITO晶体管在高场下的热击穿机制，测得不同衬底上的热边界电导，为提升器件可靠性提供了关键热机械见解。
2025-04-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
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
