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-voltage characteristics of a graphene nanoribbon field-effect transistor
我们提出了一个分析器件模型的场效应晶体管的基础上的异质结构，其中包括一个阵列的纳米带之间的高导电基板（背栅）和控制源极-漏极电流的顶栅包覆。石墨烯纳米晶体管场效应晶体管（GNR-FET）的模型方程在弱非局域近似下包含泊松方程。使用这个模型，我们发现明确的解析公式的空间分布的电势沿沟道和GNR-FET的电流-电压特性（源极-漏极电流的依赖关系上的漏极电压，以及背栅和顶栅电压）为不同的几何参数的设备。结果表明，顶栅的缩短可以导致GNR-FET的电流-电压特性的实质性修改。
2008-01-10 cond-mat.mes-hall
Role of Phonon Scattering in Graphene Nanoribbon Transistors: Non-Equilibrium Green's Function Method with Real Space Approach
为了提高计算效率，模式空间方法在NEGF中被用来处理声子散射。在这里，我们在真实空间中进行更严格的量子输运模拟，以考虑带间散射。我们展示了通过改变沟道长度在石墨烯纳米晶体管中从弹道到耗散输运的无缝过渡。我们发现声学声子（AP）散射是占主导地位的散射机制内的相关范围内的电压偏置。光学声子散射仅在施加大的栅极电压时才是显著的。在一个较长的通道设备，AP散射的直流电流的贡献变得更加显着。
2011-04-08 cond-mat.mes-hall
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。
2008-05-03 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
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
Uniaxial Strain Effects on Graphene Nanoribbon Resonant Tunneling Transistors
采用最近邻紧束缚模型和非平衡格林函数方法，数值模拟了单轴应变对典型扶手椅型石墨烯-纳米石墨烯-hBN异质结器件的电流-电压特性的影响.模拟清楚地揭示了以下显着的依赖关系：（i）应变总是减少电流;（ii）在扶手椅方向施加的应变显着加宽了电流的主峰在一个更大的区域的偏置电压相比，非应变状态;（iii）电流下降更快时，应变施加在扶手椅，而不是锯齿形方向。
2019-01-04 cond-mat.mes-hall
Graphene armchair nanoribbon single-electron transistors: The peculiar influence of end states
我们提出了一个相互作用的石墨烯扶手椅型纳米量子点的微观理论。长程相互作用过程是造成库仑阻塞和自旋-电荷分离的原因。短程的，从底层的蜂窝状晶格的石墨烯，涂抹自旋-电荷分离和诱导之间的交换相关性散装电子-离域的带-和单电子本地化在两端。结果，出现了体自旋不再是守恒量的纠缠端体态。纠缠的特征是在一个完全对称的设置中由于量子禁戒跃迁而发生的负微分电导效应。
2009-10-26 cond-mat.mes-hall
Negative Differential Resistance and Steep Switching in Chevron Graphene Nanoribbon Field Effect Transistors
基于非平衡格林函数理论的弹道量子输运计算表明，由人字形石墨烯纳米带（CGNR）制成的场效应晶体管器件在室温下可以表现出峰谷比超过4800的负微分电阻，以及6 mV/decade的陡斜率开关，子阈值摆幅超过五个数量级，导通电流为88 $μ$ A/$μ$ m.这是通过这些带的超晶格状结构实现的，这些带具有大的周期性单位晶胞，其具有不同有效带隙的区域，导致导带边缘上方的态密度中的能带和带隙。在我们提出的设备中使用的CGNR带先前已经制造了自下而上的化学合成技术，并可以被纳入一个实验上可实现的结构。
2017-03-17 cond-mat.mes-hall
Multilayer Graphene Nanoribbon and Carbon Nanotube based Floating Gate Transistor for Nonvolatile Flash Memory
浮栅晶体管是非易失性闪存的基本组成部分，非易失性闪存是现代微纳电子应用中使用最广泛的存储器件之一。最近，人们对引入使用石墨烯纳米技术的新一代存储器器件的兴趣激增。本文提出了一种基于多层石墨烯纳米管和碳纳米管的浮栅晶体管的设计。在所提出的FGT中，石墨烯纳米颗粒（GNR）的多层结构将用作场效应晶体管（FET）的沟道，并且CNT层将用作浮栅。分析了浮栅中的电荷积累机制及其对所施加的端电压的依赖关系。基于我们的分析，我们已经观察到，与传统的基于硅的浮栅器件相比，所提出的基于石墨烯的浮栅晶体管可以在降低的电压下操作。我们已经提出了详细的分析的操作和编程和擦除过程中提出的FGT，编程和擦除电流密度的依赖性对不同的参数，缩放的控制和隧穿氧化物的厚度的影响。这些分析是基于器件的电容模型进行的。
2015-08-11 cond-mat.mes-hall
Multilayer Layer Graphene Nanoribbon Flash Memory: Analysis of Programming and Erasing Operation
基于浮栅晶体管的闪存是现代微电子应用中应用最广泛的存储技术。我们最近提出了一个新的概念，多层石墨烯纳米管（MLGNR）和碳纳米管（CNT）为基础的浮栅晶体管的设计，为未来的纳米级闪存技术。在本文中，我们分析了隧道电流机制，在提出的石墨烯-CNT浮栅晶体管。我们预计，提出的浮栅晶体管将采用福勒-诺德海姆（FN）隧穿在其编程和擦除操作。在本文中，我们研究了隧穿电流的机制和影响隧穿电流的因素，以及浮栅晶体管的行为。分析表明，FN隧穿是由控制栅引起的高场以及控制氧化层和隧道氧化层厚度的强函数。
2015-08-11 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
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
Scalability of Atomic-Thin-Body (ATB) Transistors Based on Graphene Nanoribbons
本文给出了原子薄体场效应晶体管静电势的一般解。从解析模型中提取有效静电缩放长度λeff，其不能像传统的SOI-MOSFET那样由最低阶本征模近似。提出了依赖于几何参数的缩放长度的经验公式。研究表明，即使对于厚的SiO2背氧化层，也可以通过更薄的顶部氧化层厚度（并且在一定程度上使用高k电介质）有效地提高λeff。然后，该模型应用于自洽模拟石墨烯纳米晶体管（GNR）肖特基势垒场效应晶体管（SB-FET）在弹道极限。在GNR SB-FET的情况下，对于大的λeff，缩放受到传统静电短沟道效应（SCE）的限制。另一方面，对于小的λeff，缩放受到直接源极到漏极隧穿的限制。在GNR SB-FET中，低于100 mV/dec的亚阈值摆幅在低于10 nm的栅极长度下仍然是可能的。
2010-04-30 cond-mat.mes-hall
Synthesized multiwall MoS2 nanotube and nanoribbon field-effect transistors
我们报告的合成多壁二硫化钼纳米管（NT）和纳米硅（NR）场效应晶体管（FET）的制造和表征。MoS 2 NT和NR通过化学运输生长，使用碘作为运输剂。拉曼光谱证实该材料为NT、NR和薄片形式的明确的MoS 2。在电测量后，使用透射电子显微镜观察器械的截面，并将其用于解释电测量结果，从而估计电流密度。NT和NR FET表现出n型行为，导通/截止电流比超过10^3，在VDS = 0.3 V和VBG = 1 V时的电流密度分别为1.02 μA/μ m和0.79 μA/μm。在78 μW的激发光功率和488 nm波长下，对MoS 2 NT FET进行了光电流测试，得到了几十nA的短路光电流，对应的响应度为460 μA/W。一个长沟道晶体管模型被用来模拟的MoS 2 NT和NR FET的共源特性，并被证明是与测量数据一致。
2014-11-21 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
Quantized Conductance and Field-Effect Topological Quantum Transistor in Silicene Nanoribbons
硅烯是一种量子自旋霍尔绝缘体，在外加电场（如电场、光辐射和反铁磁序）的作用下，硅烯会发生拓扑相变。我们研究了硅烯纳米带的电子和输运性质的基础上的Landauer形式。我们建议通过测量态密度和电导来确定拓扑相变。电导是量子化的，当系统转换到不同的相位时，电导的值会发生变化。我们表明，硅烯纳米粒子附近的零能量作为场效应晶体管。该晶体管是鲁棒的，但它利用了最小的量化电导，因为零能量的边缘状态的拓扑保护。我们的发现为未来的拓扑量子器件开辟了一条新的途径。
2013-03-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
MoS2 Nanoribbon Transistors: Transition from Depletion-mode to Enhancement-mode by Channel Width Trimming
研究了背栅MoS2金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）沟道宽度从2 μm到60 nm的缩放。我们发现，沟道电导与沟道宽度呈线性关系，这表明宽度低至60 nm的MoS 2纳米带（由等离子体干蚀刻定义）没有明显的边缘损伤。然而，这些晶体管在小于200 nm的窄沟道宽度下显示出强的正阈值电压（VT）偏移。我们的研究结果还表明，具有较薄的沟道厚度的晶体管具有较大的VT偏移与宽度缩放。在6 nm厚的MoS2晶体上制作的器件经历了从耗尽模式到增强模式的转变。
2012-06-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Third edge for a graphene nanoribbon: A tight-binding model calculation
在紧束缚模型的方法，一个扩展的线性缺陷嵌入在一个锯齿形纳米线的实际宽度的电子和输运性质进行了研究。我们的研究结果表明，这样的缺陷深刻地修改纳米晶体的属性，引入新的电导量子化值和修改的电导量子化阈值。沿着纳米取向的线性缺陷表现为系统的有效第三边缘，其显示出金属行为，产生了新的传导路径，可以在纳米级电路中用作量子线。
2011-04-25 cond-mat.mes-hall
Effect of Edge Roughness on Electronic Transport in Graphene Nanoribbon Channel Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistors
报道了量子力学模拟结果，研究了石墨烯纳米晶金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）中边缘无序对输运的影响。边缘无序的添加显著降低了导通状态电流并增加了截止状态电流，并且在器件之间引入了广泛的可变性。这些效果会随着色带宽度的增加和边缘的平滑而减小。然而，带隙随着宽度的增加而减小，从而增加了带间隧穿介导的亚阈值漏电流，即使是完美的纳米带。这些结果表明，如果在制造过程中没有原子级精确的边缘控制，通过使用石墨烯来实现MOSFET性能增益将是困难的。
2007-12-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Room-Temperature High On/Off Ratio in Suspended Graphene Nanoribbon Field Effect Transistors
我们已经制造了悬浮几层（1-3层）石墨烯纳米管场效应晶体管从解压缩多壁碳纳米管。电输运测量表明，电流退火有效地去除了悬浮的石墨烯纳米带上的杂质，揭示了石墨烯的固有双极传输特性。进一步增加退火电流在带中产生窄的收缩，导致形成大的带隙和随后的高开/关比（其可以超过104）。这种制造的器件是热稳定和机械稳定的：重复的热循环对它们的电性能几乎没有影响。该工作首次表明，通过控制电流退火可以在相对宽的石墨烯纳米晶（15 nm ~50 nm）中实现室温下的双极场效应特性和高开/关比。
2011-04-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Physical Study by Surface Characterizations of Sarin Sensor on the Basis of Chemically Functionalized Silicon Nanoribbon Field Effect Transistor
采用Kelvin探针力显微镜（KPFM）和ToF-SIMS对基于化学功能化硅纳米晶体管场效应晶体管（SiNR-FET）的有机磷气体探测器进行了表面表征，并与器件的电流-电压特性变化进行了关联。FET上的KPFM测量允许（i）研究极化器件的接触电势差（CPD）分布作为栅极电压和暴露于OP迹线的函数，以及（ii）分析与表面上的移动离子的存在相关的CPD滞后。由于侧电容效应，KPFM在硅纳米颗粒上测量的CPD被校正，以确定真实的定量表面电位。与宏观开尔文探针（KP）实验在较大的表面进行了比较。这两种方法在数量上是一致的。在OP传感器移植后观察到CPD值的重要增加（在+399 mV和+302 mV之间），对应于功函数的降低，并且测量到暴露于OP后的较弱变化（在-14 mV和-61 mV之间）。通过ToF-SIMS的分子成像揭示SiNR-FET暴露后OP的存在。OP分子基本上位于Si-NR上，证实了OP传感器的有效性和选择性。一个原型暴露于沙林蒸汽，并成功地检测到低蒸汽浓度（40 ppm）。
2016-05-20 cond-mat.mes-hall
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
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
Effects of phonon confinement on electron transport in Si nanowire and armchair-edge graphene nanoribbon transistors: A dissipative quantum-transport study
本文通过耗散量子输运模拟，研究了声子边界条件对硅纳米线和石墨烯纳米带晶体管电子输运的影响，发现声子限域对硅纳米线影响更大，且不同边界条件会显著改变迁移率与开态电流。
2025-03-07 cond-mat.mes-hall
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
Controlled quantum dot formation in atomically engineered graphene nanoribbons field-effect transistors
石墨烯纳米带（GNRs）已经引起了全世界研究人员的强烈兴趣，因为它们构成了一类新兴的量子设计材料。在电子应用中开发它们的主要挑战包括可靠的接触，由于它们的小尺寸（$<$ 50 nm）而变得复杂，以及在器件集成时保持它们的物理特性。在这个实验和理论相结合的研究中，我们报告的量子点（QD）的原子精度GNRs集成在一个设备的几何行为。该器件由转移到石墨烯电极上的对准的5原子宽GNRs（5-AGNRs）的膜组成，具有亚5 nm的纳米间隙。我们证明了窄带隙5-AGNR在室温下表现出类似金属的行为，导致在低偏压下的线性IV曲线和在低于150 K的温度下的单电子晶体管行为。通过在13 K下进行分子水平的光谱学，我们获得了200-300 meV范围内的附加能量。DFT计算预测可比的附加能量，并揭示存在两个电子状态的带隙内的无限长的5-AGNRs时占。通过证明器件集成后5-AGNRs电子特性的保留，如传输光谱所示，我们的研究在实现更奇特的基于GNR的纳米电子器件方面迈出了关键的一步。
2019-12-23 cond-mat.mes-hall
Breaking the width-scaling limit in high-performance atomically thin 2D nanoribbon transistors
Department of Microtechnology and Nanoscience, Chalmers University of Technology（查尔姆斯理工大学微技术和纳米科学系）
本文通过超缩放的二维半导体纳米带晶体管（窄至15 nm）打破了宽度缩放限制，实现了电流密度增强（单层达230%，双层达170%），并保持了高开关比和稳定性。
2026-06-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
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
Scaling laws for band gaps of phosphorene nanoribbons: A tight-binding calculation
在这项研究中，我们分析了能带结构，状态表征，和电子输运的单层黑磷（磷烯）锯齿形纳米带（zPNR）和扶手椅纳米带（aPNR），使用五参数紧束缚（TB）近似。在zPNR中，两个主要的跳跃参数的比率指示相对论色散关系的可能性和在费米能级处存在一对分离的准平坦带。此外，如果它们的能带与价带和导带很好地分离，则相应的态是边缘局域的。我们还研究了扶手椅和锯齿形磷烯纳米带的带隙与带宽的标度律。在aPNR中，沿着带宽度的横向电场通过移动价带和导带边缘状态的能量来增强带隙闭合。对于zPNR，在相对简并的准平坦带的中间出现间隙;因此，这些带是未来场效应晶体管的有希望的候选者。
2015-08-14 cond-mat.mes-hall
Scaling of Two-Dimensional Semiconductor Nanoribbons for High-Performance Electronics
Purdue University（普渡大学）；National University of Singapore（新加坡国立大学）；Nexstrom Pte. Ltd.（Nexstrom私人有限公司）；Dankook University（丹阳大学）
本研究通过单层MoS2纳米带实现超小尺度晶体管，提升通态电流和亚阈值斜率，扩展至WS2和WSe2，为未来高性能电子器件提供新路径。
2026-01-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Accurate six-band nearest-neighbor tight-binding model for the pi-bands of bulk graphene and graphene nanoribbons
扶手椅型石墨烯纳米带（AGNRs）的π带的精确建模需要正确地再现块状石墨烯带中的不对称性，以及提供边缘原子的氢钝化的现实模型。常用的单pz轨道方法在这两个方面都失败了。为了克服这些失败，我们引入了一个最近邻，每个原子三个轨道的p/d紧束缚模型的石墨烯。该模型的参数是适合的第一性原理密度泛函理论（DFT）为基础的计算，以及那些基于多体格林函数和屏蔽交换（GW）形式主义，给出良好的协议与从头计算AGNR带。我们采用这个模型来计算的AGNR MOSFET的电流-电压特性和粗糙边缘AGNR的电导，发现与单pz模型显着差异。这些结果表明，一个准确的能带结构模型是至关重要的石墨烯基纳米器件的性能预测。
2011-02-08 cond-mat.mes-hall
Improved Performance of Tunneling FET Based on Hetero Graphene Nanoribbons
提出了一种基于扶手椅型石墨烯纳米带的异质结隧穿场效应晶体管，并采用基于三维实空间非平衡格林函数的弹道量子输运模拟方法对其进行了研究。通过使用低带隙纳米带作为源极/漏极材料，异质结构显示出更好的性能，包括与同质结构相比更高的导通电流、更低的截止电流和改善的陡峭亚阈值摆动。器件性能与源漏掺杂浓度有很大关系。高掺杂密度导致源极中的密度态减少，并降低器件性能。
2013-12-12 cond-mat.mes-hall
Interplay between bending and stretching in carbon nanoribbons
我们结合连续弹性理论和紧束缚原子模拟研究了碳纳米带的弯曲性质。首先，我们通过连续介质力学对给定的弯曲构型进行了完整的分析。然后，我们提供的紧束缚计算的弯曲刚度值与最近的文献。我们讨论了出现的拉伸场引起的全原子尺度的弛豫的纳米结构。我们进一步证明，这样的面内应变场可以分解为第一个贡献，由于实际弯曲的片材和第二个，由于边缘效应。
2010-06-03 cond-mat.mes-hall
A steep-slope MoS2-nanoribbon MOSFET based on an intrinsic cold-contact effect
我们提出了一种陡斜率的二硫化钼纳米晶场效应晶体管，利用窄能量导带本质上过滤出的电子能量分布的电子尾。通过原子自洽量子模拟，研究了器件的工作原理和性能与设计参数的关系。我们的研究结果表明，该器件可以提供高的离子/IOFF比，与电子应用兼容，尽管偏置在0.1 V左右的超低电压。
2020-02-17 cond-mat.mes-hall
Charge transport mechanism in networks of armchair graphene nanoribbons
在石墨烯纳米带（GNR）中，载流子的横向限制打开了带隙，这是实现新型石墨烯基电子器件的关键特征。GNRs的成功合成引发了实现基于单带的场效应晶体管（FET）的努力。尽管取得了很大进展，但可靠和可重复的单带FET制造仍然是一个挑战，阻碍了电荷传输的应用和理解。在这里，我们提出了基于纳米带网络的扶手椅GNR-FET的可重复制造，并使用9个原子宽，特别是具有前所未有的导电性的5个原子宽GNRs分析电荷传输机制。我们表明，形成可靠的欧姆接触和产量的功能FET接近统一的GNRs层压在电极上。在网络中的载流子运输的建模表明，这个过程是由核隧穿介导的带间跳跃，跳跃长度与GNRs的物理长度相当。此外，我们证明了核隧穿是一个一般的电荷传输特性的GNR网络，通过使用两个不同的GNR。通过网络克服低产率单带晶体管的挑战并确定相应的电荷传输机制，使基于GNR的电子器件处于一个新的视角。
2018-06-04 cond-mat.mes-hall
Polarization Induced Switching Effect in Graphene Nanoribbon Edge-Defect Junction
采用非平衡格林函数方法结合密度泛函理论，对石墨烯纳米结的输运性质进行了自洽的从头算研究.采用紧束缚近似对锯齿形石墨烯纳米颗粒（ZGNR）电极进行了模拟，并与GAUSSIAN03 PBC计算结果进行了比较.通过详细的紧束缚ZGNR能带结构解释了透射光谱中经常出现的异常跳变点的起源。研究了边缘缺陷ZGNR结的输运特性，发现横向电场可以灵敏地控制可调的隧穿电流。
2009-10-27 cond-mat.mes-hall
Binding energy of exciton complexes determined by the tunneling current of single electron transistor under optical pumping
本文从理论上研究了单电子晶体管在光抽运下的隧穿电流。研究发现，光泵浦产生的量子点中的空穴为电子从发射极隧穿到集电极提供了新的通道。因此，电子可以通过额外的通道隧穿量子点，其特征在于激子，trion和双激子状态。激子复合物的结合能可以由库仑振荡隧穿电流来确定。
2005-04-22 cond-mat.mes-hall
Pocket doping method on Improving the Performance of Graphene Nanoribbons Tunneling FET
采用基于三维实空间非平衡格林函数的弹道量子输运方法，对扶手椅型石墨烯纳米带隧穿场效应晶体管进行了研究。通过在源极附近引入口袋掺杂区，GNRs TFET的性能得到了改善，与传统的隧道FET相比，GNRs TFET具有更大的导通电流和更陡的亚阈值摆幅。研究还发现，口袋区域引入了两个有趣的功能。通过增加袋长度，可以有效地抑制双极性。此外，由于谐振，在负栅极电压下存在负跨导。
2013-12-12 cond-mat.mes-hall
Even-odd conductance effect in graphene nanoribbons induced by edge functionalization with aromatic molecules: Basis for novel chemosensors
我们从理论上研究了扶手椅型和锯齿型石墨烯纳米带（GNRs）中的电子输运，这些石墨烯纳米带被对聚苯基和聚并苯基团化学功能化，并且长度不断增加。我们的最近邻紧束缚计算表明，取决于官能团中芳环的数量是偶数还是奇数，在与相应的孤立分子的能级相匹配的能量处产生的电导与原始GNR相比分别不受影响或减少恰好一个量子。这种偶奇效应被证明起源于客体分子的电子状态之间的微妙的相互作用，所述客体分子的电子状态在空间上定位于结合位点和那些主体纳米颗粒上。接下来，我们通过采用更精确的紧束缚哈密顿量和密度泛函理论计算来概括我们的发现，并批判性地讨论了所观察到的物理效应对所采用的理论水平的鲁棒性。我们的工作提供了一个全面的了解芳香族分子绑定到石墨烯纳米带的边缘对它们的电子传输特性的影响，这是一个问题，这是有助于实现基于石墨烯的化学传感器的前景。
2020-05-12 cond-mat.mes-hall
Band gap engineering in finite elongated graphene nanoribbon heterojunctions: Tight-binding model
采用基于分治规则和紧束缚（TB）近似的简单模型，研究了有限尺寸效应对细长石墨烯纳米晶（GNR）异质结电子性质的影响.在我们的模型中，GNR异质结分为三个部分：左（L）部分，中间（M）部分和右（R）部分。左边部分是宽度为$W_{L}$的GNR，中间部分是宽度为$W_{M}$的GNR，右边部分是宽度为$W_{R}$的GNR。我们假设GNR异质结的左右部分仅与中间部分相互作用。在这种近似下，系统的哈密顿量可以表示为一个块三对角矩阵。利用实空间最近邻正交TB近似计算三对角矩阵的矩阵元素。通过计算态密度分析了GNR异质结的电子结构。我们证明，对于异质结的$W_{L} = W_{R}$，系统的带隙可以通过改变中间部分的长度连续调谐，从而提供了一种新的方法，在GNRs带隙工程。我们的TB结果进行了比较，采用分治规则结合密度泛函理论（DFT）的计算，并发现同意很好。
2015-08-06 cond-mat.mes-hall
Surface states in zigzag and armchair graphene nanoribbons
本文介绍了锯齿形和扶手椅型石墨烯纳米带的电子光谱计算内的π电子紧束缚模型。锯齿形和扶手椅型纳米带的不同边缘的几何形状被认为是，与表面扰动考虑在内。在将表面态分为Tamm态和Shockley态的基础上，讨论了表面态的性质。在扶手椅纳米带表面状态示出关闭的能隙在狄拉克点的某些边缘几何形状。
2009-02-05 cond-mat.mes-hall
High magnetoresistance in graphene nanoribbon heterojunction
我们在由金属（M）和半导体（SC）型扶手椅-石墨烯-纳米颗粒（aGNR）组成的石墨烯异质结构中显示了大的磁阻（MR）效应。在异质结构中，由于波函数的正交性，在零磁场下，SC-aGNR和M-aGNR的第一子带上的传输被禁止。一个有限的磁场引入了量子霍尔效应，它扭曲了波函数。因此，在异质结上发生有限的传输，产生大的MR效应。我们研究了这种MR对温度和电子能量的依赖关系。最后，我们设计了一个磁场效应晶体管，它产生的MR接近100%（85%），在低（室温）温度。
2012-10-24 cond-mat.mes-hall
Choice of the unit cell, selection rules, and optical matrix elements: a tight-binding study of graphene nanoribbons
在这项工作中，我们认为，它是重要的，以使紧束缚理论内的单位细胞的适当选择，如果一个目的是计算的光学矩阵元。通过考虑锯齿形石墨烯纳米带，我们证明了能带结构对晶胞的选择不敏感。然而，如果所选择的单元格不包含系统的对称性，则获得光学矩阵元素的错误值，导致违反众所周知的选择规则。无论用于计算光学矩阵元的形式如何，该结果都成立。
2011-08-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
MoRe Electrodes with 10-nm Nanogaps for Electrical Contact to Atomically Precise Graphene Nanoribbons
本文使用超导合金MoRe和Pd与9原子宽扶手椅型石墨烯纳米带建立电接触，开发PMMA辅助转移技术并制备了10 nm间隙的针状电极，在基于GNR-MoRe的晶体管中观测到热激活的栅极可调电导。
2023-06-28 cond-mat.mes-hall
Magnetoelectronic properties of normal and skewed phosphorene nanoribbons
采用紧束缚方法研究了单层黑磷纳米带在垂直磁场和面内横向电场作用下的能谱和本征态，并分析了不同类型边缘的影响.通过对紧束缚模型在长波近似下的扩展，提出了一种新的连续模型描述。对应于平带部分的频谱的波函数解析得到的方法，并示出同意与紧束缚方法的数值结果。导出了形成朗道能级的临界磁场和能谱中无色散平带段波数范围的解析表达式。我们研究了当施加面内横向电场时朗道能级的演化，并解析地确定边缘态如何随磁场移动。
2017-04-10 cond-mat.mes-hall
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。
2017-01-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Gate-Controlled P-I-N Junction Switching Device with Graphene Nanoribbon
提出了一种新型的石墨烯P-I-N结开关器件的概念，并在实验中演示了其基本操作。该概念旨在优化石墨烯晶体管的操作方案，以获得优异的开关特性。该器件具有两个块状石墨烯区域，其中载流子类型由顶栅静电控制，并且这两个区域由用作绝缘体的纳米取向物分开。结果，器件形成（P或N）-I-（P或N）结结构。通过提升源极（漏极）侧的体石墨烯的能带并降低漏极（源极）侧的体石墨烯的能带来获得关断状态，使得器件形成P-I-N（N-I-P）结。在这种配置中，由于纳米晶体管中的高势垒高度和长隧穿长度，与具有相同带隙尺寸的常规单栅极晶体管相比，可以更有效地减小漏电流。通过翻转任一顶栅的偏置极性以形成P-I-P或N-I-N结来获得导通状态。实验表明，与P-I-P和N-I-N的情况相比，P-I-N和N-I-P的情况下的漏极电流被抑制，并且所有行为都与器件操作模型所预期的一致。
2011-11-26 cond-mat.mes-hall
Performance Comparison of Graphene Nanoribbon FETs with Schottky Contacts and Doped Reservoirs
我们提出了一个原子的3D模拟研究的石墨烯纳米管（GNR）肖特基势垒（SB）FET和晶体管与掺杂的水库（MOSFET）的非平衡格林函数（NEGF）形式主义的泊松方程和薛定谔方程的自洽解决方案。理想的MOSFET在数字和THz应用中表现出略好的电气性能。非理想性对器件性能的影响进行了研究，考虑到存在的单空位，边缘粗糙度和电离杂质沿通道。一般来说，MOSFET比SBFET表现出更稳健的特性。边缘粗糙度和单空位缺陷在很大程度上影响这两种器件类型的性能。
2008-07-10 cond-mat.mes-hall
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。
2019-06-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Gate Electrostatics and Quantum Capacitance of Graphene Nanoribbons
电容-电压（C-V）特性对于理解纳米材料的基本电子结构和器件应用非常重要。采用自洽原子模拟方法研究了石墨烯纳米带的C-V特性。结果表明，GNR的C-V特性的强烈依赖于边缘形状。对于锯齿形边缘GNR，由于边缘状态，在横向方向上高度不均匀的电荷分布显著降低了栅极电容，并且自洽的静电势显著改变了能带结构和载流子速度。对于扶手椅边缘GNR，量子电容比其对应的锯齿形碳纳米管小2倍，并且多栅极几何形状对于晶体管应用而言不太有利。磁场导致C-V特性的显著振荡。
2007-05-22 cond-mat.mes-hall
Current Status of Graphene Transistors
本文综述了石墨烯晶体管作为硅CMOS技术的潜在补充的现状。石墨烯制造和计量方法的简短概述之后是宏观石墨烯场效应晶体管（FET）的介绍。的能量带隙的情况下示出的逻辑应用程序导致严重的缺点。在石墨烯FET中设计带隙的可能性包括石墨烯纳米带（GNRs）中的量子限制以及双层和多层石墨烯中的电或衬底诱导的不对称性。石墨烯FET显示出对模拟射频应用感兴趣。最后，石墨烯晶体管中的新型开关机制进行了简要介绍，可能会导致未来的存储设备。
2009-11-24 cond-mat.mes-hall
Nanoelectronic devices based on twisted graphene nanoribbons
我们认为，扭曲的石墨烯纳米带受到横向电场可以作为各种纳米电子器件，如可调隧道二极管的电流-电压特性控制的横向场。使用密度泛函紧束缚方法来解决由扭转引起的机械应变的影响，我们表明，电子输运性质几乎不受应变在相关情况下，并提出了一个简化的紧束缚模型，给出了可靠的结果。横向电场沿纳米晶产生周期性静电势，导致超晶格状能带能带结构的形成，并产生不同的显著的电子性质。我们证明，如果纳米晶体管的几何形状和工作点被适当地选择，该系统可以作为场效应晶体管或具有非线性电流-电压特性的设备，表现出一个或多个区域的负微分电阻。后者打开了应用的可能性，如纳米级放大器，发电机和具有多个逻辑状态的新一类设备的有源元件。
2018-12-13 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
