Induced quantum dots and wires: electron storage and delivery
我们发现，量子点和量子线形成下的金属电极沉积在一个平面的半导体异质结构包含一个量子阱。这种限制是由于电子波包与金属表面上感应的电荷相互作用的自聚焦机制。感应量子线引导电子沿着金属路径转移，感应量子点将电子存储在纳米结构的特定位置。感应点和线可以用于在电子自旋上操作的设备。
2007-12-10 cond-mat.mes-hall
Deep-ultraviolet electroluminescence and photocurrent generation in graphene/hBN/graphene heterostructures
六方氮化硼（hBN）是一种具有约5.96 eV宽带隙的范德华半导体。尽管hBN具有间接带隙特性，但由高能电子或光子激发的载流子通过强电子-声子相互作用在深紫外（DUV）频率下有效地发射发光，这表明潜在的DUV发光器件应用。然而，迄今为止，来自hBN的电致发光尚未在DUV频率下得到证实。在这项研究中，我们报告了室温下石墨烯/hBN/石墨烯异质结构的DUV电致发光和光电流产生。从石墨烯电极到hBN的带边缘中的隧穿载流子注入使得能够在DUV频率下实现突出的电致发光。另一方面，在DUV激光照射和外部偏置电压下，石墨烯电极有效地收集hBN中的光激发载流子，这产生高光电流。激光激发显微光谱表明，异质结构中的辐射复合和光生载流子激发过程主要源于hBN的原始结构和层错。我们的工作为基于hBN的高效深紫外光发射和检测器件提供了一条途径。
2021-12-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Manipulating the voltage drop in graphene nanojunctions using a gate potential
石墨烯是一种有吸引力的电极材料，可以接触纳米结构到分子尺度，因为它可以被静电门控。门控可用于控制纳米结中的掺杂和能级对准，从而影响其电导。在这里，我们调查的影响，静电门在石墨烯电极之间的纳米结在有限的偏置操作。使用第一性原理量子输运模拟，我们表明，跨\emph{symmetric}结的电压降的变化显着，可控的门控系统相比，非门控结。特别地，对于\emph{p}型（\emph{n}型）载流子，电压降位于靠近具有正（负）极性的电极，即，结的电势被钉扎到负（正）电极。我们将这种行为追溯到狄拉克点附近石墨烯态密度的消失。由于静电门控，每个电极在两个不同电极费米能量之间的偏置窗口中暴露不同的状态密度，从而导致器件两端的电压降的不对称性。当载流子由栅极或掺杂剂原子诱导时，发现这种选择性钉扎与器件长度无关，这表明基于石墨烯电极的电子电路的一般效应。我们设想这可以用于控制石墨烯纳米结构中焦耳加热的空间分布，并且可能控制高电势梯度周围的化学反应速率。
2015-11-03 cond-mat.mes-hall
Carrier Transport at the Metal-MoS2 Interface
这项研究说明了场效应晶体管（FET）器件中金属电极和二硫化钼沟道界面之间的电子输运性质及其从一种机制到另一种机制的转变。有趣的是，作为温度的函数的接触电阻（Rc）的测量表明在载流子传输的能量势垒从在高温下的电子发射隧穿在低温下的过渡。此外，在低温下，隧穿行为的性质是确定的电流-电压依赖性，这有助于我们功能直接隧穿在低偏压和福勒-诺德海姆隧穿在高偏压的Pd-MoS 2接触由于有效的势垒形状调制偏置。相比之下，只有直接隧穿观察到的Cr-MoS 2接触在整个施加的偏置范围。此外，还对选通范围内的Rc进行了简单的解析计算，计算结果与实验数据一致。我们的研究结果描述了载流子传输机制在金属-MoS 2界面上的转变，这些信息为基于二维材料的未来柔性透明电子器件的设计提供了指导。
2015-04-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Graphene as Transparent Electrode for Direct Observation of Hole Photoemission from Silicon to Oxide
石墨烯出色的电学和光学特性使其成为透明电极的绝佳替代品。在这里，我们展示了石墨烯作为集电极材料在内部光电发射（IPE）光谱中的应用;能够直接观察Si/Al2O3界面处的电子和空穴注入，并成功克服了在IPE测量中检测半导体发射极注入的空穴的长期困难。观察到的电子和空穴势垒高度分别为3.5 eV和4.1 eV。由此可以进一步推导出Al_2O_3的禁带宽度为6.5eV，这与真空紫外椭圆偏振光谱分析的结果基本一致。石墨烯/Al2O3/Si叠层的详细光学建模表明，通过在IPE测量中使用石墨烯，来自发射极的载流子注入显著增强，来自集电极的载流子注入的贡献最小。该方法可以很容易地扩展到各种IPE测试结构的一个完整的能带对准分析和接口特性。
2013-08-05 cond-mat.mes-hall physics.optics
Experimental signature of bandgap opening in bilayer graphene at metal contacts
当在两个石墨烯层之间引入电势差时，双层石墨烯（BLG）具有有限的带隙。已知电势差是由表面电荷转移引入的。因此，预期在金属接触处存在有限的带隙。在金属-BLG界面处的带隙可以通过背栅场效应晶体管中的超线性电流-电压特性来检测，所述超线性电流-电压特性由载流子隧穿通过带隙引起。超线性在正栅控区较高，这归因于Cr/Au电极的空穴掺杂。使用单层石墨烯（SLG）的对照实验不具有超线性，这与在金属-SLG界面处不预期相当大的带隙的事实一致。在金属-BLG界面处的带隙的开口是电极接触电阻的额外来源。
2014-12-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Nanosecond spin lifetimes in single- and few-layer graphene-hBN heterostructures at room temperature
我们提出了一种新的石墨烯自旋阀器件的制备方法，该方法通过改善电极-石墨烯和石墨烯-衬底界面来提高自旋和电荷输运性能。首先，我们在Si $^{++}$ /SiO $_2$上制备了Co/MgO自旋注入电极。此后，我们将石墨烯-hBN异质结构机械转移到预图案化电极上。我们表明，在室温下的自旋输运单层，双层和三层石墨烯器件表现出纳秒的自旋寿命与自旋扩散长度达到10 $μ$ m与载流子迁移率超过20,000 cm $^2$ /Vs相结合。
2014-06-10 cond-mat.mes-hall
Tuning Ambipolarity in a Polymer Field Effect Transistor using Graphene electrodes
具有2D石墨烯电极的聚合物场效应晶体管是融合了两个世界最好的设备：一方面，有机材料的低成本和可加工性，另一方面，石墨烯的化学稳定性，极薄和灵活性。在这里，我们展示了通过将石墨烯电极并入晶体管几何形状中来调谐来自Polyera ActiveInk的半导体聚合物N2200的双极性质。我们的器件表现出平衡的双极行为，具有高电流的开-关比和载流子迁移率。这些效应是由石墨烯-聚合物界面处的有效能量势垒调制和弱电场屏蔽效应引起的。我们的研究结果提供了一种将2D石墨烯电极集成到双极晶体管中的策略，以改善和调节其特性，为新型有机电子器件的设计铺平了道路。
2020-05-12 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Relativistic nature of carriers: Origin of electron-hole conduction asymmetry in m o n o l a ye r gr a p h e n e
我们报告了单层石墨烯中的电子空穴传导不对称性。以前，有人声称电子-空穴传导不对称是由于来自金属电极的不平衡载流子注入。在这里，我们表明，金属接触对不对称传导的影响可以忽略不计，可能是样品或设备相关的现象。电测量表明，与空穴传导相比，单层石墨烯基器件表现出抑制的电子传导，这是由于存在更有效地散射电子的施主杂质。这可以通过石墨烯单层中载流子的相对论性质来解释，并且可以与相对论量子系统中的传输截面确实取决于散射势的符号的事实相一致，这与非相对论量子系统相反。
2017-12-16 cond-mat.mes-hall
Impact of Electrical Contacts on Transition Metal Dichalcogenides-Based Acoustoelectric and Acousto-Photoelectric Devices
研究电接触对基于过渡金属二硫化物的声电和声光电器件的影响，通过结合扫描光电流和声电电流光谱技术，发现声波显著增强光电流并影响载流子传输模式。
2025-11-29 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Controlling the efficiency of spin injection into graphene by carrier drift
从铁磁金属到石墨烯的电自旋注入受到两种材料之间的阻抗失配的阻碍。这个问题可以通过在界面处引入薄的隧道势垒来减少。我们在钴/氧化铝/石墨烯结构中进行了室温非局域自旋阀测量，注入效率高达25%，其中通过氧化物中相对透明的针孔实现电接触。通过在注入器电极上施加DC电流偏置，该值进一步提高到43%，这导致载流子漂移远离接触。反向偏置将AC自旋阀信号减小到零或负值。我们引入了一个模型，定量预测在这种情况下，在石墨烯中的自旋积累的行为，显示出良好的协议与我们的测量。
2008-11-18 cond-mat.mes-hall
Wien effect in interfacial water dissociation through proton-permeable graphene electrodes
强电场可以加速分子解离反应。这种被称为维恩效应的现象以前是用高压电解池观察到的，电解池产生的电场约为10^7 V m-1，足以加速弱结合分子的解离（例如，有机物和弱电解质）。对于水离解的常见情况（H2O = H+ + OH-）的维恩效应的观察仍然是难以捉摸的。在这里，我们研究了质子可渗透石墨烯电极附近界面水的解离，并观察到在达到10^8 V m-1以上的电场中反应的强烈加速。石墨烯电极的使用允许测量仅由界面水的解离产生的质子电流，而驱动反应的电场通过由相同场在石墨烯中诱导的载流子密度来监测。所观察到的质子电流的指数增加与Onsager的理论定量一致。我们的研究结果还表明，石墨烯电极可以是有价值的各种界面现象，涉及质子输运的调查。
2022-08-23 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph
Thermoelectric Properties of a Semiconductor Quantum Dot Chain Connected to Metallic Electrodes
在库仑阻塞区，研究了金属电极与波导量子点链（SQDC）的热电性质。采用扩展的Hubbard模型模拟了由{ \color{blue} N= 2，3，4，5}量子点组成的SQDC系统.在Keldysh Green函数技术的框架内计算电荷和热流。利用超越平均场理论的方法，得到了量子点个数为任意的SQDC系统的传输系数的封闭形式的Landauer表达式。数值计算和分析的电导（$G_e$），塞贝克系数（S），热导，和品质因数（ZT）的线性响应制度。当热导由声子载流子主导时，ZT的优化由功率因数（$pF=S^2G_e$）决定。我们发现ZT值的优化有利于以下条件：（1）量子点具有低能级波动，（2）量子点能级位于电极费米能级之上，（3）$Γ< t_c \ll U_0$，其中$t_c$，$U_0$和$Γ$分别是电子点间跳跃强度，在现场电子库仑相互作用和隧穿速率，和（4）$Γ_L=Γ_R$与$Γ_L+Γ_R$保持恒定，其中$Γ_L (Γ_R)$是左（右）隧穿速率。据预测，高ZT值可以通过定制上述条件来实现。
2013-01-10 cond-mat.mes-hall
Engineering the directionality of hot carrier tunneling in plasmonic tunneling structures
针对隧穿MIM结的光电压生成机制，研究人员构建金/铂电极的不对称等离子体MIM结构，证实等离子体衰减可诱导热载流子隧穿的方向性及对应开路光电压极性，为光电探测器件设计提供新思路。
2023-05-30 cond-mat.mes-hall physics.optics
Spin and charge transport in graphene-based spin transport devices with Co/MgO spin injection and spin detection electrodes
在这篇综述中，我们讨论了基于石墨烯的单层和少层自旋阀器件的自旋和电荷输运性质。我们给出了在设备制造领域的挑战和最新进展的概述，并更详细地讨论了我们的两种制造方法，导致明显不同的设备性能。在第一类器件中，Co/MgO电极直接沉积在石墨烯上，这导致粗糙的MgO-Co界面，并有利于在整个MgO层中形成导电针孔。我们发现，接触电阻面积积（R $_c$ A）是自旋输运性质的基准，因为它的规模与测量的自旋寿命在这些设备中表明，接触引起的自旋退相是自旋输运的瓶颈，即使在具有大R $_c$ A值的设备。在第二类器件中，Co/MgO电极首先被图案化到硅衬底上。随后，将石墨烯-hBN异质结构直接转移到这些预图案化电极上，这提供了改善的界面性质。这可以通过在室温下产生超过20000 cm $^2$ /（Vs）的电荷载流子迁移率和高达3.7 ns的自旋寿命的电荷和自旋输运性质的强烈增强来看出。我们讨论了几个缺点，在确定这两个数量复杂的分析外在和内在的自旋散射机制。此外，我们表明，接触可以是第二个电荷中性点的起源在栅极相关的电阻测量，这是由底层的石墨烯层的量子电容的影响。
2015-06-24 cond-mat.mes-hall
Transport properties of hybrid topological superconductor devices in contact with an environment
我们研究了不同实现的一维量子线耦合到一些外部电极的输运性质的全计数统计。着眼于设置中的边缘状态的马约拉纳型是可实现的，我们分析的载流子与环境的交换的影响。我们发现一个非常强的抑制非本地电流的相关性，这与耦合强度和导线长度呈指数衰减。当能量分辨时，在导线和外部电极之间的各个接触处测量的局部性质（例如传输电流和电流相关性）变成发展不对称性。我们提供了一些精确的分析解决方案，并讨论我们的研究结果的实验意义。
2016-03-14 cond-mat.mes-hall
Photo-thermoelectric detection of cyclotron resonance in asymmetrically carrier-doped graphene two-terminal device
已知石墨烯显示出可以超过其光伏贡献的显著光电效应。在这里，通过利用这种效应，我们证明了在双背栅h-BN/石墨烯/h-BN双端器件的回旋共振的光电压测量。除了p型掺杂的Si全局背栅之外，还制造了石墨局部底栅。通过调节两个栅极电压，产生具有不对称载流子掺杂分布的面内石墨烯结。借助于这种非对称结构，检测到在金属电极/石墨烯结附近产生的光热电电压。在低温和存在磁场的情况下，在红外激光（波长= 9.28至10.61微米）的照射下测量光感应电压。我们观察到一个强烈的增强的光电压信号的回旋共振条件下，在该条件下的激发能量与朗道能级之间的跃迁相一致。这些结果突出了利用石墨烯中的光电热效应进行太赫兹光探测的可能性。
2018-09-06 cond-mat.mes-hall
Strong enhancement of photoresponsivity with shrinking the electrodes spacing in few layer GaSe photodetectors
光电子学集成的一个关键挑战是光电探测器在纳米尺度上的灵敏度相对较差。通常认为，需要光电探测器中的大电极间距来吸收足够的光以保持高的光响应度并降低暗电流。然而，这将限制光电集成密度。通过空间分辨光电流研究发现，基于层状GaSe的金属-半导体-金属（MSM）光电探测器中的光电流主要来自金属-GaSe界面附近的光激发载流子，光电流有源区总是靠近电势较高的肖特基势垒。在直接隧穿发生之前，光响应率随着间距的减小而单调增加，在偏压为8 V，波长为410 nm时，底部接触器件的光响应率显著提高，最高可达5,000 AW-1。这比之前报告的结果提高了1，700倍以上。除了系统的实验研究的光响应度的依赖关系的底部和顶部接触MSM光电探测器的间距，理论模型也已经开发，很好地解释了这两种类型的设备配置的光响应度。我们的研究结果实现了缩小间距的同时，提高性能的二维半导体基MSM光电探测器，这可能为未来的高密度集成的二维半导体光电子器件的高性能铺平了道路。
2014-08-05 cond-mat.mes-hall
Thermoelectric properties of finite two-dimensional quantum dot arrays with band-like electronic states
热功率（$PF=S^2G_e$）取决于塞贝克系数（$S$）和电子电导率（$G_e$）。$G_e$的增强必然会抑制$S$，因为它们密切相关。因此，$PF$的优化是极其困难的。本文从理论上研究了载流子从电极注入的二维量子点阵列的热电性质。在共振隧穿过程中，二维量子点阵列的洛伦兹数满足Wiedemann-Franz定律，这证实了迷你带的形成。当能带中心远离电极费米能级时，电子输运属于电子辅助隧穿过程（TATP）。在此区域中，类能带情况下的$G_e$和类原子情况下的$S$可以同时发生。我们已经证明，随着电子态数量的增加，$G_e$的增强不会抑制TATP中的$S$。
2020-05-25 cond-mat.mes-hall
