Performance Limits for Field Effect Transistors as Terahertz Detectors
我们提出了估计的太赫兹探测器的性能极限的基础上的场效应晶体管（FET）的宽带检测制度。最大的响应率预测短沟道FET在亚阈值制度。我们还计算了器件的转换效率Q，其定义为辐射感应直流电流耗散的功率与太赫兹耗散功率的比值。我们表明，Q有一个绝对最大值作为两个变量的函数：入射辐射的功率和频率。Q的最大值在10%的数量级
2013-02-28 cond-mat.mes-hall
Detection of incoherent broadband terahertz light using antenna-coupled high-electron-mobility field-effect transistors
基于太赫兹电磁波在场效应晶体管中自混合的直接太赫兹探测器的灵敏度正在提高，其噪声等效功率接近肖特基势垒二极管探测器的噪声等效功率。在这里，我们报告这样的探测器基于AlGaN/GAN二维电子气在77~K能够感测宽带和非相干太赫兹辐射。测量的光电流作为门电压的函数与自混合模型吻合得很好，光谱响应主要由天线决定。傅里叶变换光谱仪配备有为340、650和900 GHz频带设计的探测器，允许在0.1至2.0 THz的频率范围内进行太赫兹光谱学。该探测器在77 K时的光学灵敏度约为$1~\mathrm{pW/\sqrt{Hz}}$，与4.2 K时的商用硅测辐射热计相当。通过进一步提高灵敏度，室温探测器将在主动/被动太赫兹成像和太赫兹光谱学中找到应用。
2017-03-09 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
Singularity-enhanced terahertz detection in high-mobility field-effect transistors
基于高电子迁移率晶体管的高频辐射检测器受益于低噪声、室温操作以及使用栅极可调谐等离子体共振执行辐射光谱的可能性。尽管成功的概念验证演示，基于晶体管的太赫兹辐射探测器的响应度，目前，仍然相当差。为了解决这个问题，我们提出了一类支持奇异等离子体模式的器件，即在敏锐电极附近具有强电场的模式。大的等离子体激元增强的电场导致放大的非线性，并因此导致高效的AC到DC转换。我们分析了亚太赫兹探测器的基础上的二维电子系统（2DES）的Corbino几何作为一个原型和精确可解的模型，并表明响应率的尺度为$1/r_0^{2}$与半径的内接触$r_0$。这使得响应度超过10千伏/瓦，在亚太赫兹频率的纳米级接触很容易通过现代纳米纤维技术。
2020-05-10 cond-mat.mes-hall
Effect of Coulomb carrier drag and terahertz plasma instability in p+-p-i-n-n+ graphene tunneling transistor structures
我们评估了由于带间隧穿而在耗尽i区产生的弹道电子和空穴对门控n区和p区中的电子和空穴的库仑拖曳对p+-p-i-n-n+石墨烯隧穿晶体管结构（GTTS）的电流-电压特性和阻抗的影响。拖曳导致在门控n-和p-区中的电流放大以及放大的拖曳电流和注入的隧穿电流之间的正反馈。足够强的阻力可以导致GTTS阻抗的负实部，从而使得等离子体不稳定性和等离子体振荡在太赫兹（THz）频率范围内的自激发成为可能。这种效应可能用于产生太赫兹辐射。
2021-09-02 cond-mat.mes-hall
Terahertz detection of magnetic field-driven topological phase transition in HgTe-based transistors
本文报道了室温下反能带结构碲汞基场效应晶体管的太赫兹探测。在低温下，我们表明，晶体管沟道的非线性允许观察的量子相变由于避免交叉零模式朗道能级在碲化汞二维拓扑绝缘体。这些结果为太赫兹拓扑场效应晶体管铺平了道路。
2018-04-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Helicity sensitive terahertz radiation detection by dual-grating-gate high electron mobility transistors
报道了在双栅InAlAs/InGaAs/InAlAs/InP高电子迁移率晶体管（HEMT）中观测到太赫兹（THz）辐射激发的螺旋度敏感光电流。对于圆极化，在源极和漏极接触之间测量的电流随着辐射螺旋度的反转而改变其符号。对于椭圆极化辐射，总电流由具有不同权重的Stokes参数的叠加来描述。此外，通过施加到各个光栅的栅极电压的变化，光电流可以由定义辐射螺旋度的斯托克斯参数或用于线偏振的斯托克斯参数来定义。我们表明，人工非中心对称的微周期结构与太赫兹辐射激发的二维电子系统表现出直流光电流引起的空间周期性的平面内电位和空间调制光的联合作用。这一结果为DGG HEMT应用于辐射极化状态的全电探测提供了理论依据。
2015-07-06 cond-mat.mes-hall
Tunnel field-effect transistors for sensitive terahertz detection
将电磁波整流为直流电是能量收集、超5G无线通信、超快科学和观测天文学的关键过程。随着辐射频率提高到亚太赫兹（THz）域，传统电子器件的交流到直流转换变得具有挑战性，需要替代整流协议。在这里，我们通过双层石墨烯（BLG）制成的隧道场效应晶体管来解决这一挑战。利用BLG的电调谐能带结构，我们创建一个横向隧道结，并将其耦合到暴露于太赫兹辐射的天线。然后通过隧道结非线性对入射辐射进行下变频，从而实现高响应度（> 4 kV/W）和低噪声（0.2 pW/ $\sqrt{\mathrm{Hz}}$ }）检测。我们演示了如何切换带内欧姆带间隧穿制度可以提高探测器的响应度的几个数量级，与发达的理论。我们的工作展示了隧道晶体管在THz探测中的潜在应用，并揭示了BLG作为一个有前途的平台。
2021-01-04 cond-mat.mes-hall
Terahertz detection in a slit-grating-gate field-effect-transistor structure
我们制作了一种栅栅指间狭缝窄的InGaAs/GaAs场效应晶体管结构。在亚太赫兹频率范围内测量了这种结构的共振光电导响应。光响应峰的频率对应于结构通道中的等离子体共振的激发。所获得的响应度超过了先前报道的类似的等离子体太赫兹探测器的响应度两个数量级，这是由于狭缝光栅栅场效应晶体管结构中的入射太赫兹辐射和等离子体振荡之间的耦合增强。
2011-10-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Hot-electron resonant terahertz bolometric detection in the graphene/black-AsP field-effect transistors with a floating gate
本文提出一种基于石墨烯沟道和黑磷/黑砷势垒层浮栅结构的场效应晶体管太赫兹探测器，利用入射辐射加热二维电子气引发热电子发射改变栅势，在等离激元共振频率下实现高响应率测辐射热探测。
2023-04-25 cond-mat.mes-hall
Quantum-dot single-electron transistor as thermoelectric quantum detectors at terahertz frequencies
低维纳米系统具有高灵敏度和低噪声，是操纵、控制和捕获光子的理想材料。如果量子工程能够在所需的频率范围内定制局域电子的能量，它们可以允许在任何频域设计高效的量子传感器。在这里，我们利用丰富的少电子物理开发毫米波纳米探测器采用作为传感元件的InAs/InAs 0.3P 0.7量子点纳米线，嵌入在一个单电子晶体管。一旦用光照射，深度局域化的量子元件表现出由光电热效应驱动的额外电动势，其被利用来有效地感测0.6THz的辐射，噪声等效功率< 8 pWHz-1/2，并且暗电流几乎为零。这一结果为太赫兹频率下的量子密钥分发、量子通信和量子密码学提供了新的研究方向。
2021-09-10 cond-mat.mes-hall
Terahertz response of carbon nanotube transistors
本文提出了一种基于自洽非平衡格林函数的含时量子输运方法。该技术被应用到弹道碳纳米管晶体管的存在下，在栅极的时间谐波信号。在ON状态下，动态电导在太赫兹频率处表现出等离子体共振峰。这些在OFF状态下消失，动态电导显示出平滑的振荡，这是单粒子量子效应的特征。我们发现，纳米管的动力学电感起着至关重要的作用，在高频行为。
2009-06-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Graphene field effect transistors as room-temperature Terahertz detectors
石墨烯独特的光电特性[1]使其成为各种光子应用的理想平台[2]，包括快速光电探测器[3]，透明电极[4]，光学调制器[5]和超快激光器[6]。由于其高载流子迁移率、无带隙光谱和与频率无关的吸收系数，它已被认为是用于开发在电磁波谱（波长在数百微米范围内）的太赫兹（THz）区域中操作的检测器和调制器的非常有前途的元件，这在固态器件方面仍然严重缺乏。在这里，我们展示了基于天线耦合石墨烯场效应晶体管（FET）的高效THz探测器。这些利用非线性FET响应于在栅电极处的振荡辐射场，具有热电和光电导起源的贡献。我们展示了在0.3 THz下的室温（RT）操作，噪声等效功率（NEP）水平< 30 nW/Hz^（1/2），表明我们的设备远远超出了概念验证阶段，并且已经可以在现实环境中使用，从而实现宏观样品的大面积快速成像。
2012-03-14 cond-mat.mes-hall
Circuit Modeling of Tunneling Real-Space Transfer Transistors: Toward Terahertz Frequency Operation
利用考虑隧穿效应的小信号等效电路模型，通过计算器件共源极单位电流增益频率范围，研究了隧穿实空间传输晶体管（TRSTT）在负微分电阻（NDR）区的高频工作特性。我们的电路模型是基于In0.2Ga0.8As和delta掺杂GaAs双沟道结构与各种栅极长度。计算的TRSTT fT与实验数据吻合得很好，限制因素是δ掺杂GaAs层的电阻。通过优化栅尺寸和沟道材料，我们发现在NDR区的fT接近太赫兹范围，这预期TRSTT作为太赫兹源的潜在用途。
2011-12-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Terahertz plasma wave generation in ultra-short-channel Field Effect Transistors: theory vs experiment
考虑载流子的散射和速度饱和，我们研究了场效应晶体管中二维电子气的“浅水”不稳定性。结果表明，散射（这是类似于摩擦在浅水通道）和载流子速度饱和导致阻尼的等离子体波不稳定性。计算了失稳阈值图。观察等离子体波产生所需的实际设备参数进行了比较，在最近的亚太赫兹发射实验报告。
2005-12-14 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
Resonant plasmonic terahertz detection in vertical graphene-base hot-electron transistors
我们分析了垂直石墨烯基热电子晶体管（GB-HHT）的动态特性，并考虑使用开发的器件模型作为太赫兹（THz）辐射的探测器。GB-HET模型考虑了从发射极的隧穿电子注入、穿过势垒层的电子传播以及部分捕获到GB中、GB中的电势和空穴密度的自洽振荡（等离子体振荡）、以及量子电容和电子渡越时间效应。使用所提出的器件模型，我们计算的响应度的GB-Hysteresis操作太赫兹探测器作为信号频率的函数，施加的偏置电压，和结构参数。等离子体激元效应的包含导致HET-GBT在显著超过由特征RC时间限制的频率下操作的可能性。据发现，具有足够完美的GB的GB-Hulf的响应度在与等离子体振荡的激发相关联的太赫兹频率范围内表现出尖锐的共振最大值。这些最大值的位置由所施加的偏置电压控制。GB-Hulf可以与其他等离子体太赫兹探测器竞争，甚至超过其他探测器。
2015-09-11 cond-mat.mes-hall
Micromechanical field-effect transistor terahertz detectors with optical interferometric readout
本文研究微机械场效应晶体管（MMFET）对太赫兹信号的响应，利用微悬臂梁作为浮置栅极和干涉仪反射镜，结合机械与等离激元共振及光学放大实现有效太赫兹探测。
2023-06-23 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Resonant plasmonic terahertz detection in graphene split-gate field-effect transistors with lateral p-n junctions
我们评估了基于场效应晶体管（FET）的谐振太赫兹（THz）探测器，所述场效应晶体管（FET）具有分裂栅极、电诱导横向pn结、均匀石墨烯层（GL）或穿孔（在pn结耗尽区）石墨烯层（PGL）沟道。穿孔耗尽区形成纳米结构或纳米带的阵列，从而为空穴和电子创建势垒。GL-FET和PGL-FET检测器的操作与通过沟道的p和n部分中的束缚等离子体激元振荡的激发而增强的横向pn结两端的ac电流的整流相关联。使用开发的器件模型，我们发现GL-FET和PGL-FET探测器的特性。这些探测器可以在接近等离子体共振频率的THz辐射频率处表现出非常高的电压响应度。这些频率可以有效地进行电压调谐。我们表明，在PL-FET探测器的电流整流的主导机制是由于隧穿非线性，而在PGL-FET探测器的电流整流主要是与电子过程。由于PGL-FET检测器中的pn结电导低得多，它们的谐振响应可以比对应于相当高的检测器响应度的GL-FET检测器中显著得多。
2016-04-18 cond-mat.mes-hall
High intensity study of THz detectors based on field effect transistors
对于Si金属氧化物半导体场效应晶体管和InGaAs高电子迁移率晶体管，研究了在0.1 ~ 3 THz的频率下，入射辐射功率密度高达100 kW/cm^2时，场效应晶体管光响应的太赫兹功率依赖性。在kW/cm ^2范围内，光响应随辐射功率的增加而线性增加。对于所有研究的场效应晶体管，当光强超过几kW/cm ^2时，都观察到光响应饱和。所观察到的信号饱和解释漏光电流饱和类似的直流输出特性的饱和。建立了太赫兹场效应晶体管高强度光响应的理论模型。该模型定量地解释了线性和非线性（饱和）范围内的实验数据。我们的结果表明，场效应晶体管的动态范围很高，可以扩展到六个数量级以上的功率密度（从0.5 mW/cm ^2到5 kW/cm ^2）。
2014-02-02 cond-mat.mes-hall
Field Effect Transistors for Terahertz Detection: Physics and First Imaging Applications
场效应晶体管中二维等离子体的共振频率随着沟道尺寸的减小而增大，在亚微米栅长下可以达到太赫兹范围。晶体管沟道中电子等离子体的非线性特性可用于太赫兹频率的检测和混频。在低温下，观察到与等离子体波共振相关的共振和门电压可调谐探测。在室温下，当等离子体振荡过阻尼时，FET可以作为高效的宽带THz探测器运行。我们提出的主要理论和实验结果太赫兹探测场效应晶体管的背景下，他们可能的应用太赫兹成像。
2009-07-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
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。
2022-12-08 cond-mat.mes-hall physics.optics
Terahertz-Frequency Plasmonic-Crystal Instability in Field-Effect Transistors with Asymmetric Gate Arrays
本文提出在具有强非对称双光栅栅极的场效应晶体管中，利用直流偏置激发整个布里渊区内的Dyakonov-Shur不稳定性，从而实现室温下长程相干的太赫兹辐射，为太赫兹信号产生提供新途径。
2023-09-22 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
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
Hydrodynamical study of Terahertz emission in magnetized graphene field-effect transistors
近年来，石墨烯中电荷输运的几种流体动力学描述已经被提出。我们讨论了一个一般的流体动力学模型，在慢漂移制度的磁化场效应晶体管中的二维电子气的动力学。Dyakonov-Shur不稳定性的研究包括弱磁场（即远离朗道能级）的影响。我们表明，色散关系的差距，防止不稳定性达到较低的频率，从而施加限制的电子流的马赫数。此外，我们讨论了外部磁场的存在降低了不稳定性的增长率，以及饱和振幅。我们的模拟和高阶动态模式分解的数值结果支持这样的推理。
2021-01-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas physics.plasm-ph
Optimal asymmetry of transistor-based terahertz detectors
基于场效应晶体管（FET）的太赫兹辐射探测器是成像系统和无线通信中低噪声无源信号整流的最有前途的候选者之一。然而，到目前为止，还没有意识到公共FET相对于源极-漏极互换的几何不对称性是光电压收集的强烈目标。在这里，我们打破了传统的计划，并揭示了最佳的非对称FET结构提供的太赫兹响应度的最大化。我们制作了一系列的石墨烯晶体管与可变的顶栅位置相对于中间沟道，并比较其sub-THz响应在很宽的载流子密度范围内。我们发现，响应度最大化的输入栅电极移向源极接触。理论模拟表明，对于大的沟道电阻，超过栅极阻抗，这样的配方响应度最大化是通用的，并保持电阻自混合和光电检测路径。在小通道电阻的限制情况下，热电和自混合电压在改变不对称性时反应不同，这可以用于解开新材料中非线性的起源。
2021-10-29 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.ins-det
Terahertz Laser Combs in Graphene Field-Effect Transistors
电注入太赫兹（THz）辐射源由于其多功能性和小型化潜力而极具吸引力，为集成电路THz技术打开了大门。在这项工作中，我们表明，相干太赫兹频率梳范围内$0.5~\mathrm{THz}<ω/2π<10~\mathrm{THz}$可以产生利用石墨烯等离子体。我们的设置由具有非对称边界条件的石墨烯场效应晶体管组成，其辐射源自可以通过直流注入控制的等离子体不稳定性。我们提出了一个结合的解析和数值分析的石墨烯等离子体流体动力学，显示的不稳定性可以实验控制的施加的栅极电压和注入电流。我们的计算表明，所发射的太赫兹梳表现出可观的时间相干性（$g^{(1)}(τ)>0.6$）和辐射发射率（$10^{7}\,\mathrm{Wm^{-2}}$）。这使得我们的方案成为石墨烯基太赫兹激光源的有吸引力的候选者。此外，不稳定性放大的机制是先进的基板的情况下，具有不同的介电常数，这允许克服最终的限制与实验实施。
2019-05-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas physics.plasm-ph
Tuneable terahertz transitions in zigzag graphene nanoribbons
University of Exeter（埃克塞特大学）；De La Salle University（德拉萨大学）；Teracan Ltd（泰拉肯有限公司）
本文通过横向电场调控锯齿形石墨烯纳米带的能隙，实现太赫兹范围内可调谐的光学跃迁，并利用圆光电流效应和范霍夫奇点增强辐射复合，为紧凑型太赫兹发射器提供新途径。
2026-09-17 cond-mat.mes-hall
Photogalvanic effects due to quantum interference in optical transitions demonstrated by terahertz radiation absorption in Si-MOSFETs
我们报告的观察圆形（螺旋度相关）和线性光电流效应的硅MOSFET与反型沟道。发展的微观理论表明，硅结构中的圆形光电流效应是纯粹的轨道性质，源于不同光吸收路径的量子干涉。
2008-08-14 cond-mat.mes-hall
Terahertz radiation driven nonlinear transport phenomena in two-dimensional tellurene
University of Regensburg（雷根斯堡大学）；Czech Academy of Sciences（捷克科学院）；Johannes Gutenberg-University Mainz（约翰内斯·古腾堡美因茨大学）；V. Lashkaryov Institute of Semiconductor Physics, National Academy of Science（V.拉沙卡里夫半导体物理研究所，国家科学院）；Purdue University（普渡大学）
研究太赫兹辐射极化对二维碲烯中非线性电子输运的影响，发现与辐射手性、偏振方向及偏振无关电流相关的贡献，并展示外部栅极电势可调节这些贡献，归因于 Berry 曳度偶极和侧跳微观机制。
2024-10-23 cond-mat.mes-hall
Inducing an Incipient Terahertz Finite Plasmonic Crystal in Coupled Two Dimensional Plasmonic Cavities
我们测量了太赫兹电磁波照射晶体管时，天线耦合的多栅极GaAs/AlGaAs场效应晶体管的电流传输的变化，并将这种变化归因于二维电子通道中电子的热辐射加热。所观察到的太赫兹吸收光谱表明在相邻偏置器件栅极下激发的等离子体激元之间的相干性。实验结果同意定量与我们开发的理论模型是基于广义等离子体传输线形式主义，并描述了从均匀的晶体极限的电子密度调制增加的等离子体光谱的演变。这些结果表明，电子诱导和动态可调的等离子体能带结构。
2016-05-10 cond-mat.mes-hall physics.optics physics.plasm-ph
Resonant plasmonic detection of terahertz radiation in field-effect transistors with the graphene channel and the black-As$_x$P$_{1-x}$ gate layer
提出基于石墨烯沟道和黑砷磷门层的场效应晶体管太赫兹探测器，利用等离激元共振增强载流子加热，实现室温下响应度超10^3 A/W、调制频率达数GHz。
2023-04-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Phase- and angle-sensitive terahertz hot-electron bolometric plasmonic detectors based on FETs with graphene channel and composite h-BN/black-P/h-BN gate layer
本文提出基于石墨烯沟道FET和黑磷或复合h-BN/黑磷/h-BN栅层的太赫兹测辐射热矢量探测器，利用源漏相位差调控等离子体共振，实现相位和角度敏感探测。
2023-10-15 cond-mat.mes-hall
Giant Plasmon Instability in Dual-Grating-Gate Graphene Field-Effect Transistor
我们研究了直流电流注入引起的双栅石墨烯场效应晶体管中等离子体激元的不稳定性，采用玻尔兹曼方程进行自洽模拟。只有声学声子限制的电子散射，它表明，等离子体激元不稳定性的总增长率，与太赫兹/中红外范围的频率，可以超过$4\times10^{12}$ s $^{-1}$在室温下，这是一个数量级大于二维电子气体的基础上通常的半导体。将模拟结果与现有理论进行比较，揭示了巨大的总增长率来源于所谓的Dyakonov-Shur和Ryzhii-Satou-Shur不稳定性的同时发生。
2016-02-01 cond-mat.mes-hall
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。
2013-12-13 cond-mat.mes-hall
Graphene nanoelectromechanical resonators for detection of modulated terahertz radiation
提出并分析了基于石墨烯机械浮栅场效应晶体管的调制太赫兹辐射探测器。入射辐射的太赫兹分量在石墨烯层（GLs）中诱导等离子体振荡的共振激发。GL之间的有质动力的整流分量引起顶部GL的谐振机械摆动，导致漏极电流振荡。为了估计器件的响应度，我们求解了石墨烯中控制等离子体波响应的电子和空穴的流体动力学方程，以及描述石墨烯膜振荡的方程。组合的等离子体机械共振将电流幅度提高了四个数量级。使用石墨烯作为弹性栅极和导电沟道的材料允许在宽范围内对两个谐振频率进行电压调谐。
2014-06-09 cond-mat.mes-hall
Photon helicity driven electric currents in graphene
我们报告的光子螺旋驱动电流在石墨烯的观察。定向净电流在单层石墨烯中由垂直和倾斜入射的圆偏振太赫兹激光辐射产生，并且在反转辐射螺旋度时改变其符号。发展了观测到的光电流的唯象理论和微观理论。我们证明了在斜入射下，电流是由石墨烯片内部的圆形光子拖曳效应引起的。相比之下，在垂直入射的效果源于样品的边缘，这降低了对称性，并导致在辐射场驱动的载流子的非对称散射。除了光子螺旋度相关的电流，我们还观察到光电流响应线偏振辐射。这种影响的微观机制进行了讨论。
2010-02-04 cond-mat.mes-hall
S-shaped current-voltage characteristics of n+-i-n-n+ graphene field-effect transistors due the Coulomb drag of quasi-equilibrium electrons by ballistic electrons
我们证明了弹道电子注入到横向n $^+$ -i-n-n $^+$石墨烯场效应晶体管（G-FET）中的二维电子等离子体中可能会导致由于线性电子色散系统中的伽利略和洛伦兹不变性的破坏而导致的准平衡电子的大量库仑拖曳。这种效应可以导致S形的电流-电压特性（IV）。所得到的负微分电导率实现了可以用于实现电压开关器件的磁滞效应和电流抑制。由于IV的强非线性，G-FET可以用于有效的频率倍增和太赫兹辐射的检测。
2021-07-14 cond-mat.mes-hall
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。
2021-07-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
High-efficiency spontaneous terahertz emission from electrically-excited plasmons in AlGaN/GaN two-dimensional electron gas
太赫兹科学技术的进步还有待于室温下高效率、高功率固态太赫兹光源的突破。二维电子气中的等离子体激元是一种很有前途的太赫兹辐射源有源介质。然而，还没有实现足以用于高功率操作的高壁插效率。在这里，我们报告的自发太赫兹发射可调的频率范围从0.3至2.5太赫兹通过电激发等离子体或等离子体极化激元模式在光栅栅耦合AlGaN/GAN 2DEG在7 K。通过调节光栅栅和2DEG之间的隧穿电子的能量（4.5 eV到0.5 eV），发现了从$10^{-6}$到$10^{-1}$的壁插效率。总发射功率虽然低于15 nW，但已经可以通过使用基于相同类型的2DEG的直接太赫兹场效应晶体管检测器来检测。研究结果表明，适当注入低能量、高电流密度的隧穿电子，可以获得高效率、高功率的太赫兹等离子体激元-极化激元发射。
2017-02-04 cond-mat.mes-hall
Terahertz radiation driven chiral edge currents in graphene
我们观察在单层石墨烯样品中诱导的光电流的石墨烯边缘的照射与圆偏振太赫兹辐射在正常入射。光电流沿样品边缘流动并形成涡流。它的缠绕方向通过将轻螺旋度从左旋转换为右旋而反转。我们证明，光电流源于样品的边缘，这降低了空间对称性，并导致在辐射电场驱动下的载流子的非对称散射。理论计算与实验结果吻合较好。我们表明，边缘光电流可以应用于确定的导电类型和在石墨烯边缘附近的载流子的动量散射时间。
2011-07-19 cond-mat.mes-hall
Photocurrent-based detection of Terahertz radiation in graphene
石墨烯是开发太赫兹（THz）辐射探测器的一种有前途的候选材料。Dyakonov和Shur的一种众所周知的检测方案利用了场效应晶体管（FET）中等离子体波的限制，由此响应于THz场生成直流光电压。该方案已经在石墨烯FET中进行了实验研究[L. Vicarelli等人，自然垫11，865（2012）]。在寻求具有更好的信噪比的器件时，我们从理论上研究了在石墨烯FET中产生直流光电流的等离子体波光电探测器。当入射辐射的频率与FET通道中等离子体波的基频的偶数倍相匹配时，整流电流的特征是符号的特殊变化。我们的设备的单位带宽的噪声等效功率被证明是远远小于Dyakonov-Shur检测器在一个宽的光谱范围。
2013-10-02 cond-mat.mes-hall
Helicity sensitive plasmonic teraherts interferometer
Moscow Institute of Physics and Technology (State University)（莫斯科物理技术学院（国立大学））；Physics Department, Moscow State University of Education (MSPU)（莫斯科教育国立大学物理系）；Terahertz Center, University of Regensburg（雷根斯堡大学太赫兹中心）；Ioffe Institute（约费研究所）；National Research University Higher School of Economics（国立高等经济大学）
本文提出一种基于石墨烯场效应晶体管的等离子体干涉仪，利用等离子体干涉机制实现圆偏振光到直流光电压的转换，用于测量两个任意相移光信号的相位差。
2020-07-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Resonant Terahertz Detection Using Graphene Plasmons
等离子体激元，电子系统的集体振荡，可以有效地耦合光和电流，因此可以用于创建亚波长光电探测器，辐射混合器和片上光谱仪。尽管付出了相当大的努力，但已经证明实现在太赫兹频率下操作的等离子体器件具有挑战性。能够满足这一挑战的材料是石墨烯，因为它支持长寿命的电可调等离子体。在这里，我们展示了等离子体辅助共振检测太赫兹辐射的天线耦合石墨烯晶体管，作为两个等离子体法布里-珀罗腔和整流元件。通过使用栅极电压改变等离子体速度，我们在多个谐振模式之间调谐我们的检测器，并利用此功能来测量双层石墨烯中的等离子体波长和寿命，以及探测其莫尔迷你带中的集体模式。我们的设备为进一步的等离子体研究提供了方便的工具，这些研究在非环境条件下（例如低温和强磁场）通常非常困难，并为各种光子应用提供了可行的途径。
2018-11-27 cond-mat.mes-hall
The Valley Hall Effect in MoS2 Transistors
蜂窝晶格结构的二维晶体中的电子除了具有电荷和自旋之外，还具有新的谷自由度（DOF）。预测每个谷在没有磁场的情况下表现出霍尔效应，其符号取决于谷指数，但迄今为止尚未观察到这种效应。在这里，我们报告的第一个观察到这种新的谷霍尔效应（VHE）。单层MoS2晶体管被照射的圆偏振光，它优先激发电子进入一个特定的谷，并观察到一个有限的异常霍尔电压，其符号是由光的螺旋度控制。它的大小是一致的VHE的理论预测，并没有观察到异常的霍尔效应在双层器件由于晶体反转对称性的恢复。我们对VHE的观察为在下一代电子学和光电子学中使用谷自由度作为信息载体开辟了新的可能性。
2014-03-21 cond-mat.mes-hall
Effect of electron thermal conductivity on resonant plasmonic detection in the metal/black-AsP/graphene FET terahertz hot-electron bolometers
研究太赫兹辐射下石墨烯沟道场效应晶体管中二维电子气加热，发现横向热导率显著影响谐振等离激元探测响应度，需在优化探测器时考虑。
2023-03-15 cond-mat.mes-hall
Spin-dependent photovoltage in graphene/MoS2-based field-effect transistors
本研究基于石墨烯/MoS2场效应晶体管，在吉赫兹频段发现与栅压无关的自旋相关光电压下降信号，揭示了自旋翻转跃迁不受MoS2层影响的特性，为探索二维量子材料的自旋相关机制提供了新路径。
2025-05-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Negative photoconductivity and hot-carrier bolometric detection of terahertz radiation in graphene-phosphorene hybrid structures
研究了太赫兹辐射对石墨烯（G）-磷（P）混合结构电导率的影响，提出并评价了基于GP沟道的GP-横向二极管（GP-LD）和GP-场效应晶体管（GP-FET）的热载流子非制冷测辐射热光电探测器。GP-LD和GP-FET光电探测器的操作与由于带内跃迁而在G层中吸收的入射辐射引起的载流子加热相关联。载流子加热导致载流子的显著部分迁移到P层中。由于P层中载流子的迁移率相对较低，它们的主要作用与载流子散射的显著增强相关联。GP-FET测辐射热光电探测器的特性由栅极电压有效地控制。GP沟道的强负导电性可以提供与仅具有G沟道的测辐射热计相比高得多的THz热载流子GP-LD和GP-FET测辐射热光电探测器的响应度。
2018-08-28 cond-mat.mes-hall
Ultralow-noise terahertz detection by p-n junctions in gapped bilayer graphene
本研究通过在双层石墨烯分栅 p-n 结中引入电致带隙，显著提升太赫兹电流与电压响应率并降低噪声，刷新低温半导体太赫兹探测器纪录。
2022-12-10 cond-mat.mes-hall
Graphene FET on diamond for high-frequency electronics
高频晶体管是毫米波通信和传感器系统的基本组成部分。石墨烯中载流子的高速度和迁移率可以为超快IV族晶体管开辟道路，其性能与基于III-V族的半导体相似甚至更好。然而，由于制造问题、相邻材料的影响和自加热效应，高速石墨烯晶体管的进展受到阻碍。在这里，我们报告的石墨烯场效应晶体管（FET）的金刚石衬底上，与$f_{max}$高达54 GHz的栅极长度为500 nm。金刚石的高热导率提供了有效的散热器，并且其相对高的光学声子能量提高了石墨烯通道中载流子的饱和速度。此外，我们表明，石墨烯场效应晶体管的金刚石，具有不同的栅极长度，表现出良好的缩放行为。这些结果表明，金刚石技术上的石墨烯FET可以达到亚太赫兹频率性能。
2021-12-30 cond-mat.mes-hall
THz emission induced by optical beating in nanometer-length field-effect-transistors
给出了InGaAs晶体管通道中光激发共振单色太赫兹辐射的直接测量实验结果。发射归因于两个连续激光源的拍频的频率$f_0$的通道中的电子-空穴对的光生激发的二维等离子体波。发现Si测辐射热计在$f_0\pm 10$ GHz（$f_0$从0.3到0.5 THz）范围内存在辐射共振，数值结果支持这种高质量的辐射共振可以用晶体管沟道的不稳定性来解释。
2011-07-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Resonant plasmonic terahertz detection in gated graphene p-i-n field-effect structures enabled by the Zener-Klein tunneling nonlinearity
提出并分析了基于栅控石墨烯p-i-n（GPIN）场效应晶体管（FET）结构的太赫兹（THz）探测器。栅极之间的反向偏置i区起到电子和空穴注入器的作用，由于Zener-Klein隧穿而表现出非线性$I-V$特性。该区域能够实现THz信号整流，这提供了它们的检测。门控区作为电子和空穴库和太赫兹共振等离子体腔。电子和空穴等离子体激元振荡的共振激发导致在接近等离子体频率及其谐波的信号频率处THz检测器响应度的大幅增加。由于与渡越时间效应相关联的i区AC电导频率依赖性的特性，对应于较高等离子体激元模式的激发的频率处的GPIN-FET响应可以比基模更强。GPIN-FET在室温下可以表现出相当高的响应度。降低后者可以导致其进一步增强由于削弱的载流子动量弛豫。
2022-09-11 cond-mat.mes-hall
Resonant Dyakonov-Shur Magnetoplasmons in Graphene Terahertz Photodetectors
Universidad de Salamanca（萨拉曼卡大学）；L2C (UMR 5221), Université de Montpellier, CNRS（蒙彼利埃大学）；National Institute for Materials Science（物质材料研究机构）
研究通过石墨烯TeraFET实现太赫兹频率下磁等离子体共振，揭示单层和双层石墨烯中磁等离子体色散特性，为磁性可编程光子学提供新平台。
2025-11-28 cond-mat.mes-hall
Exact solution for driven oscillations in plasmonic field-effect transistors
高迁移率场效应晶体管可以作为太赫兹辐射的共振探测器，由于在沟道中的等离子体激元的激发。这些器件的建模以前要么依赖于近似技术，要么依赖于复杂的全波模拟。在本文中，我们得到了一个精确的解决方案，驱动电振荡的等离子体场效应晶体管与现实的接触几何。所得到的解决方案突出了近的接触，定性地修改检测器的响应光谱激发的倏逝等离子体波的重要性。我们推导了等离子体场效应晶体管的交流浮置电极上的边界条件，该边界条件介于开路（Dyakonov-Shur）和短路（箝位电压）边界条件之间。在这两种极限下，FET光电压都具有共振条纹，然而，电压的绝对值在开路状态下更大。
2018-06-13 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Multiferroic oxides-based flash-memory and spin-field-effect transistor
我们提出了一种改进的自旋场效应晶体管制造的二维电子气（2DEG）形成在表面的多铁性氧化物与横向螺旋磁秩序。氧化物局域磁矩的拓扑结构诱导了作用于2DEG的共振动量相关的有效自旋轨道相互作用。我们表明，自旋极化退相强烈抑制，这是至关重要的功能。载流子自旋进动相位与磁螺线螺旋度呈线性关系。后者可通过磁电效应进行电控制。我们也提出了一种基于这种结构的闪存器件。
2009-06-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
