Dirac-Source Diode with Sub-unity Ideality Factor
功耗的增加需要低功耗电路技术来扩展摩尔定律。低功率晶体管，如隧道场效应晶体管（TFFET），负电容场效应晶体管（NC-FET），和Dirac源场效应晶体管（DS-FET），已实现打破亚阈值摆幅（SS）的超声波限制。然而，一个低功率二极管整流器，它打破了理想的因素（n）为1在室温下的电子极限，还没有提出。在这项研究中，我们已经实现了DS肖特基二极管，它具有陡峭的斜率特性曲线，通过利用石墨烯的线性态密度（DOS）。对于研制的DS肖特基二极管，n<1的漏极电流最小值为0.8，并且整流比很大（10万）。DS肖特基二极管的实现为低功耗电子电路的发展铺平了道路。
2021-12-02 cond-mat.mes-hall
Optoelectronic switch based on intrinsic dual Schottky diodes in ambipolar MoSe$_2$ field-effect transistors
在这里，我们报告的观察迄今未报道的光电效应，即光致二极管样响应的多层MoSe $_2$场效应晶体管的电流整流感是通过栅极电压可控的。我们认为，通过数值模拟，这种行为的结果，从漏极和源极金属接触之间的肖特基势垒的大小的差异。每个势垒可以被建模为肖特基二极管，但是它们之间具有相反的电流整流感测，二极管响应是由光生载流子跨较小势垒的光诱导促进引起的。背栅电压通过调制它们之间的相对幅度来控制电流整流的方向。这种效应产生了一种新型的光电开关，也产生了光伏响应。因此，当从过渡金属二硫属化物中获取光伏电流时，它可以提供PN结的替代。我们认为，光伏效率与此相关的影响，可以通过增加肖特基势垒之间的相对不对称性。我们还认为，这种新的电光效应具有潜在的技术应用。
2015-09-15 cond-mat.mes-hall
Theory of asymmetric and negative differential magnon tunneling under temperature bias: Towards a spin Seebeck diode and transistor
本文研究了温度偏压驱动的非对称负微分磁振子隧穿的非平衡输运。我们证明了磁振子隧穿结中磁振子谱温度依赖性的多体磁振子相互作用是磁振子隧穿结中出现整流和负微分自旋塞贝克效应的关键因素。当磁振子结具有依赖于温度的态密度时，反转温度偏置能够给出不对称的自旋电流，并且增加温度偏置可以给出不利地减小的磁振子自旋电流。我们发现，这些性质是相关的自旋塞贝克二极管和晶体管，这可能会在控制信息和能量的磁振子和自旋热电子学中发挥重要作用。
2013-10-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A back-to-back diode model applied to MoS2 van der Waals Schottky diodes
本研究提出双肖特基势垒模型，可通过室温两端电流-电压测量从带石墨烯接触的MoS₂晶体管中提取符合肖特基-莫特规则的势垒高度，还能原位调控势垒，验证了背靠背二极管模型对全范德华晶体管二极管特性的表征能力。
2024-02-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Theory of digital magneto resistance in ferromagnetic resonant tunneling diodes
我们提出了一个由两个串联的共振隧穿二极管组成的铁磁自旋电子系统。一个二极管是双金属的，而另一个包括铁磁发射极和量子阱。使用自洽相干输运模型，我们表明，铁磁二极管的电流-电压特性可以强烈调制通过改变发射极和量子阱中的磁化的相对取向，分别。通过相对磁化角的连续变化，总电阻呈现离散跳变，实现数字磁阻。发射极的费米能级和相对磁化取向之间的相互作用允许在低电压下将铁磁二极管的电流电压特性从欧姆调整到负微分电阻状态。
2006-12-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
A Compact Model of Silicon-Based Nanowire Field Effect Transistor for Circuit Simulation and Design
随着传统的硅金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）接近其尺寸极限，许多新的器件结构正在被广泛探索。其中，硅纳米线晶体管（SNWT）引起了广泛关注。为了深入了解器件物理特性并评估SNWT的性能极限，仿真变得越来越重要。本工作的目标是：1）从理论上探讨SNWT的基本物理（例如，静电学、输运和能带结构），以及2）评估SNWT的性能极限和缩放潜力，并解决SNWT设计问题。基于计算机进行的模拟基本上是基于DFT使用NEGF形式主义。硅纳米线已经通过选择性地掺杂纳米线而被建模为PN二极管（齐纳二极管）、PIN二极管、PIP和NIN二极管配置，并且通过将纳米线的一端偏置到地并且将纳米线的另一端从-1V扫描到1V以获得相应二极管的电特性来进行模拟。为了确定硅纳米线中的建模二极管的有效性，已经通过选择性掺杂使用锗纳米线对相同的二极管进行建模，并且以相同的方式进行模拟，以获得基于锗纳米线的二极管的电特性，其已经用作分析使用硅纳米线获得的特性的参考。与传统的基于体硅和锗的二极管相比，模型化的二极管在尺寸上非常小。这项工作是其次是建模和模拟的栅极周围的纳米线场效应晶体管使用两个不同的栅极MOSFET，其次是温度依赖性的纳米线FET的特性和关态电流和电导的变化，使用两个MOSFET。
2014-07-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cs.CE
Self-Aligned van der Waals Heterojunction Diodes and Transistors
一般的自对准制造方案在这里报道了不同类别的电子器件的基础上范德华材料和异质结。特别地，自对准使得能够在单层MoS 2中制造具有接近理想的电流饱和特性和低至135 nm的沟道长度的源极-栅极晶体管。此外，自对准的范德华p-n异质结二极管实现了完全的静电控制的p型和n型组成半导体在一个双栅极的几何形状，在栅极可调的平均值和方差的反双极高斯特性。通过有限元器件模拟，阐明了源极-栅极晶体管和双栅极反双极器件的工作原理，从而为采用自对准几何结构的其他器件提供了设计规则。例如，通过接触掺杂的二硫化钼同质结二极管和基于有机半导体的混合维异质结证明了该方案的多功能性。这种方法的可扩展性也显示通过制造自对准短沟道晶体管的子衍射沟道长度在150 nm至800 nm的范围内，使用光刻的化学气相沉积生长的大面积二硫化钼膜。总的来说，这种自对准制造方法代表了将范德华异质结器件可扩展地集成到更复杂的电路和系统中的重要一步。
2018-02-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Electron Transport across Vertical Silicon / MoS${_2}$ / Graphene Heterostructures: Towards Efficient Emitter Diodes for Graphene-Base Hot Electron Transistors
异质结构包括硅（Si），二硫化钼（MoS ${_2}$）和石墨烯的垂直电流传导机制进行了研究。测得的电流-电压（I-V）特性表现出温度依赖的不对称电流，表明热激活的载流子运输。数据进行了比较，并拟合到当前的传输模型，该模型确认电子发射作为跨设备的负责任的传输机制。理论计算与实验数据相结合表明，从Si到MoS的异质结势垒${_2}$在T = 200~300 K范围内与温度呈线性关系，具有正的温度系数。温度依赖性可以归因于Si和MoS ${_2}$之间的带隙差的变化、Si/MoS ${_2}$界面处的应变或Si和MoS ${_2}$中的不同电子有效质量，从而导致可能的熵变化，所述熵变化源于电子从Si移动到MoS ${_2}$时的态密度的变化。在Si和MoS ${_2}$之间形成的低势垒以及在此展示的所得到的电子发射使得本器件成为用于未来高速电子器件的石墨烯基热电子晶体管的发射极二极管的潜在候选者。
2019-12-23 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Interlayer Exciton Diode and Transistor
控制电荷中性层间激子（IX）准粒子的流动可能会导致低损耗激子电路。在这里，我们报告单向运输IX沿纳米级静电限定的通道中的MoSe $_2$ -WSe $_2$异质结构。这些结果是通过在石墨烯栅极中光刻定义的三角形蚀刻来实现的，以创建势能“幻灯片”。通过进行空间和时间分辨的光致发光测量，我们测量沿结构和高速激子流的漂移速度高达2 * 10 $^6$ cm/s，一个数量级大于以前的实验平稳变化的IX能量。此外，激子流可以通过使用第二激光脉冲饱和沟道中的激子群体来控制，从而展示了光学选通激子晶体管。我们的工作为低损耗激子电路，一维通道中玻色子输运的研究以及范德华异质结构中激子的自定义势能景观铺平了道路。
2022-08-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Direct mechanical mixing in a nanoelectromechanical diode
我们观察到直接机械混合在纳米机电晶体管制造的半导体材料中工作在射频频带10-1000兆赫。该器件由长度为240 nm、直径为50 nm的机械柔性柱制成，放置在阻抗匹配的共面波导中的两个电极之间。我们发现了非线性IV特性，它能够通过纳米机械晶体管实现两个电磁信号的射频混合。该混频器的潜在应用是需要高吞吐量绝缘的通信电子电路中的超灵敏位移检测或信号处理。
2007-10-16 cond-mat.mes-hall
Voltage-controlled tunneling anisotropic magneto-resistance of a ferromagnetic $p^{++}$-(Ga,Mn)As/$n^{+}$-GaAs Zener-Esaki diode
在大的温度和电压范围内，在垂直磁场作用下，单个$p^{++}$ -（Ga，Mn）As/ $n^{+}$ -GaAs Zener-Esaki二极管表现出大的隧穿各向异性磁阻效应.在施加的偏压下，隧道结的透明度被修改，允许连续地调整隧道和欧姆制度之间的各向异性传输特性。此外，还观察到各向异性隧穿磁电阻的非对称偏压依赖性：反向偏压突出了全部（Ga，Mn）As价带态的贡献，而正向偏压只探测部分态密度，揭示了两个子带的相反贡献.
2005-09-02 cond-mat.mes-hall
Magneto-Coulomb Oscillation in Ferromagnetic Single Electron Transistors
从理论上研究了铁磁单电子晶体管（SET）中磁库仑振荡的机理。磁场中的铁磁性岛电极和铁磁性引线电极中的传导电子的化学势的变化引起SET的岛电极的自由能的变化。给出了Ni/Co/Ni铁磁SET中磁库仑振荡的实验结果，并进行了讨论。这种现象的可能应用进行了讨论。
1998-03-24 cond-mat.mes-hall
Room temperature magneto-optic effect in silicon light-emitting diodes
在弱自旋-轨道耦合材料中，复合的自旋选择性性质可以引起大的磁场效应，例如对分子半导体的电致发光。虽然硅具有弱的自旋-轨道耦合，但由于硅的间接带隙导致的发射效率低下，以及难以将自旋相关现象与经典磁阻效应分离，因此通过磁致发光观察自旋相关复合是具有挑战性的。在这里，我们克服了这些挑战，测量磁致发光硅发光二极管制造通过气体浸没激光掺杂。这些器件使我们能够实现有效的发射，同时保持一个明确的几何形状，从而抑制经典的磁阻效应到百分之几。我们发现，电致发光可以增强高达300\%，在室温附近的7特斯拉的磁场显示的自旋自由度的控制可以有很大的影响硅LED的效率。
2017-11-07 cond-mat.mes-hall
Josephson transistor from the superconducting diode effect in domain wall and skyrmion magnetic racetracks
本研究提出利用磁赛道上的畴壁、斯格明子等磁织构调控约瑟夫森结的超导二极管效应，实现无外场和本征Rashba自旋轨道相互作用的约瑟夫森晶体管，为低温存储器件提供新型读出方案。
2023-08-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Linear response conductance and magneto-resistance of ferromagnetic single-electron transistors
考虑了铁磁单电子晶体管（SET）中的电流。利用路径积分，线性响应电导被表示为隧道电导与量子电导和温度与库仑充电能量的函数。铁磁-正常金属-铁磁（F-N-F）SET的磁阻几乎与库仑充电能量无关，并且只有当输运停留时间大于自旋翻转弛豫时间时才减小。在自旋翻转弛豫时间可以忽略的全铁磁（F-F-F）SET中，高温下的磁阻是解析计算的，低温下的磁阻是数值计算的。在低温下，当感应电荷消失时，F-F-F磁电阻通过高阶隧穿过程而增强。相反，在共振附近的“开”状态下，磁阻比是反温度的非单调函数。
2001-06-28 cond-mat.mes-hall
Anisotropic magneto-resistance in a GaMnAs-based single impurity tunnel diode: a tight binding approach
使用先进的紧束缚的方法，我们估计的隧道传输的各向异性与旋转的5/2自旋的单个Mn原子形成一个受主态的GaAs和位于附近的AlGaAs隧道势垒。在平面内和平面外的几何形状的显着的各向异性被发现，从与p-d交换相互作用，重空穴色散的立方各向异性和化学键的低C2 v对称性的组合相关的大的自旋-轨道耦合的结果。
2012-01-06 cond-mat.mes-hall
Magnetism-induced band-edge shift as mechanism for magnetoconductance in CrPS$_4$ transistors
本研究揭示了二维反铁磁半导体CrPS$_4$晶体管中磁电导的微观机制：在Néel温度附近源于磁场降低自旋涨落无序导致的迁移率增加，在远低于该温度时源于导带边缘位移引起的阈值电压变化。
2023-08-21 cond-mat.mes-hall
Gate-controlled reversible rectifying behaviour in tunnel contacted atomically-thin MoS$_{2}$ transistor
集成到范德华异质结构中的原子薄2D半导体材料已经实现了为下一代纳米电子学带来巨大希望的架构。然而，挑战仍然存在，以使其能够完全接受为用于集成在逻辑器件中的顺应性材料。金属/半导体界面的势垒和半导体沟道的迁移率是构成${pn}$二极管和场效应晶体管的两个关键因素。在这里，我们已经设计了一种反转堆叠技术，以插入无毛刺的h-BN隧道层之间的MoS $_{2}$通道和接触电极。因此，电子的垂直隧穿使得可以抑制肖特基势垒和费米能级钉扎，从而导致跨带隙边缘的沟道化学势的均匀栅极控制。所观察到的双极${pn}$到${np}$二极管的前所未有的特征，其可以被可逆地栅极调谐，为基于原子薄半导体沟道的未来逻辑应用和高性能开关铺平了道路。
2017-05-12 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Gate-tunable large magnetoresistance in an all-semiconductor spin-transistor-like device
二维电子系统（2DES）的大自旋相关和电场可调的磁电阻效应是实现许多自旋电子器件新概念的关键因素。在过去几十年中，在具有铁磁（FM）源极（S）和漏极（D）接触之间的横向半导体（SC）传输沟道的器件中观察到的低磁阻已经成为实现自旋场效应晶体管提议的主要障碍。在这里，我们展示了两个，一个大的两端磁阻在横向2DES为基础的自旋阀的几何形状，高达80%的电阻变化，和可调谐的磁阻由一个电动门。大的磁阻是由于FM/SC界面处的有限电场效应，其促进自旋到电荷转换。我们使用的门控方案是基于单向和双向自旋扩散之间的切换，而不诉诸自旋轨道耦合。
2017-06-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Geometrical magnetoresistance effect and mobility in graphene field-effect transistors
用于高频电子器件的石墨烯场效应晶体管（GFET）的进一步发展需要精确评估和研究特定器件中载流子的迁移率。在这里，我们证明了在GFET的迁移率可以直接使用几何磁阻（GMR）效应的特点和研究。该方法不受其他方法的限制，因为它不需要假设恒定的迁移率和栅极电容的知识。在宽范围的横向磁场中对几组GFET的研究表明，GMR效应在高达约0.55 T时占主导地位。在更高的磁场中，物理磁阻效应开始起作用。GMR方法的优点使我们能够解释测量的迁移率对栅极电压的依赖性，即，载流子浓度，并确定相应的散射机制。特别是，相当恒定的迁移率的范围与占主导地位的库仑散射。在较高的载流子浓度的流动性的降低与声子散射的贡献。分析表明，GMR迁移率通常比通过常用的漏极电阻模型发现的迁移率高2-3倍。后者低估了迁移率，因为它没有考虑界面电容。
2022-06-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.other physics.app-ph
Electronic conduction in a three-terminal molecular transistor
研究了一种新型的三端分子结构的电子传导，这种结构类似于异质结双极晶体管。在这种结构中，两个二极管臂由施主-受主分子线组成，通过环熔合，而门调制线是π共轭线。计算结果显示了晶体管在正、负栅场作用下的增强或耗尽模式。在所提出的架构中，需要小的栅极场来接通电流。在电子传导的变化可以归因于内在的偶极分子结构的分子波函数的演变，特别是与调制线的三联苯基团在门场的存在下。
2008-09-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Signatures of Topological Superconductivity and Josephson Diode Effects on the Magnetocurrent-Phase Relation of Planar Josephson Junctions
University at Buffalo, State University of New York（纽约州立大学布法罗分校）；Wayne State University（韦恩州立大学）
研究通过磁电流-相位关系揭示平面约瑟夫森结中的拓扑超导特性及约瑟夫森二极管效应。
2026-03-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Magnetoelectroluminescence in organic light emitting diodes
共轭有机聚合物薄膜的磁致发光被广泛认为是由极化子对机制引起的，但对它们的磁电导却知之甚少。在这里，我们推导出一个新的实验测量的磁致发光和磁电导和理论计算的单重态产率的极化子对复合反应之间的关系。无论磁导的机制如何，只要自由极化子的迁移率与所施加的磁场无关（即，假设不考虑自旋相关输运的可能性）。我们还讨论了半经典计算的极化子对复合反应的单重态产率的材料，如聚（2，5-二辛氧基-paraphenylene vinylene）（DOO-PPV），在极化子的超精细领域，可以提取从光诱导电子自旋共振测量。所得到的理论表明，在很宽的磁场强度范围内的正常（H-）和氘代（D-）DOO-PPV的实验数据给出良好的协议，一旦考虑到单重态-三重态退相。如果没有这种效应，这还没有被包括在任何以前的模拟磁致发光，它是不可能的，以一致的方式再现两个同位素的实验数据。我们的研究结果还表明DOO-PPV的磁导不能仅仅归因于磁场对极化子对解离的影响。
2016-05-19 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph
Simulation of the Spin Field Effect Transistors: Effects of Tunneling and Spin Relaxation on its Performance
在广泛使用的模拟器nanoMOS中实现了自旋场效应晶体管（spinFET）自旋相关量子输运的数值模拟。该方法包括沟道中的自旋弛豫和源极/漏极与沟道之间的隧穿势垒两者的效应。考虑到这些因素，可以为晶体管设置更现实的性能限制，特别是磁阻，与早期的预测相比，磁阻较低。通过数值模拟阐明了隧穿和自旋弛豫之间的相互作用。隧道势垒的插入导致增加的磁阻。数值模拟被用来探索隧道势垒的设计问题。
2010-02-26 cond-mat.mes-hall
Insights to negative differential resistance in \texorpdfstring{MoS\textsubscript{2}}{MoS2} Esaki diodes: a first-principles perspective
\ce{MoS_2}是一种二维材料，其带隙取决于层数，并可通过外部电场调节。在这种材料中实验观察到的层内带间隧穿和层间带间隧穿为隧道场效应晶体管中的新电子应用提供了机会。然而，这样一个被广泛接受的概念从来没有得到基于第一性原理的理论研究的支持。在这项工作中，使用密度泛函理论，结合非平衡格林函数技术和我们的电场门控方法，使一个大规模的计算方法，我们研究了平面和侧堆叠\ce{MoS_2} $p$ - $i$-$n$结配置的能带对准和传输之间的关系。我们证明了存在的负微分电阻的面内和层间电流，一个主食特性的隧道二极管结，并分析了这种效果的物理起源。静电势，范德华势垒，和复杂的频带分析也检查了江崎二极管的透彻理解。
2022-01-06 cond-mat.mes-hall
Two-dimensional bipolar junction transistors
平面二维（2D）材料制备技术的最新发展带来了许多新的应用可能性。我们最近的分析表明，通过适当的图案化掺杂的二维半导体的pn结的定义，可以预期理想的指数I-V特性。然而，2D结的理论与标准体结的理论有很大的不同。基于二维二极管理论，本文首次建立了描述二维双极结型晶体管（2D-BJT）的模型。我们推导出小信号等效模型，并估计的2D-BJT器件的性能的基础上的Graphone作为示例材料。在5V的工作电压下，电流增益约为138，最大阈值频率为77 GHz，每1 μ m横向宽度的功率延迟积仅为4fJ。此外，我们推导出必要的公式和一个新的近似解的连续性方程的二维配置，这已被验证的数值解。
2013-11-14 cond-mat.mes-hall
Spin-Flip Transistor
将最近发展起来的磁电子电路半经典理论应用于由一个正常金属岛和三个磁端组成的类晶体管器件。源极和漏极之间的电流可以由"基极“储存器的磁化控制到自旋翻转扩散长度数量级的距离。
2001-01-03 cond-mat.mes-hall
$Ab$ $Initio$ Study of Magnetic Tunnel Junctions Based on Half-Metallic and Spin-Gapless Semiconducting Heusler Compounds: Reconfigurable Diode and Inverse Tunnel-Magnetoresistance Effect
磁隧道结（MTJ）由于其作为诸如MRAM的非易失性存储器以及用于磁逻辑应用的潜在用途而在过去几十年中吸引了强烈的研究兴趣。半金属磁体（HALF）已被建议作为MTJ的理想电极材料，以实现极大的隧道磁阻（TMR）效应。尽管它们的高TMR比，基于HALTH的MTJ不表现出电流整流，即，二极管效应，这是在磁隧道结概念的基础上实现的受阻和II型自旋无隙半导体（SGS）。所提出的概念最近已被实验证明使用Heusler化合物。在目前的工作中，我们调查从第一性原理MTJ的基础上II型SGS和HMM四元Heusler化合物FeVTaAl，FeVTiSi，MnVTiAl，和CoVTiSb。我们的$ab$ $initio$量子输运计算的基础上的非平衡格林函数方法表明，所考虑的MTJ表现出电流整流与相对较高的开：关比。我们表明，在传统的半导体二极管相比，MTJ的整流偏置电压窗口（或击穿电压）是有限的HMM和SGS Heusler化合物的自旋间隙。本发明MTJ的独特特征在于二极管效应可以动态配置，即，取决于电极磁化的相对取向，MTJ允许电流在一个或另一个方向上通过，这导致反向TMR效应。非易失性、可重构二极管功能、可调整流电压窗口和电极材料的高居里温度的组合使得所提出的MTJ对于室温自旋电子学应用非常有前途，并且为磁存储器和逻辑概念以及逻辑存储器计算开辟了道路。
2022-09-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
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
A Magnetic-Field-Effect Transistor and Spin Transport
提出了一种产生自旋极化电流并具有巨负磁阻的磁场效应晶体管。该装置由一个接地的磁性外壳包裹或夹在中间的超导通道（导线或带材）组成。该设备的操作的过程是从通道中的自旋组件之一的撤回，并通过磁壳层的接地边界的耗散，导致在自旋极化电流的磁壳层通道。该器件可以产生几乎完全自旋极化的电流，并预测了巨负磁电阻效应。
2003-11-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Au-Gated SrTiO3 Field-Effect Transistors with Large Electron Concentration and Current Modulation
报道了在混合分子束外延生长的n型SrTiO 3薄膜上制备低漏电流整流Pt和Au肖特基二极管以及Au栅金属半导体场效应晶体管（MESFFET）。与以前的研究一致，我们发现，相比Pt，Au提供了更高的肖特基势垒高度与SrTiO 3。由于SrTiO 3的介电常数大，Au的肖特基势垒高度高，金栅MESFER能够调制~1.6 × 1014 cm-2的电子密度，在任何材料系统中使用金属栅极实现的最高调制。这些MESFET调制电流密度高达~68 mA/mm，比最好的SrTiO 3 MESFET大~ 20倍。我们还讨论了界面层的作用，和场依赖的介电常数的SrTiO 3在提高夹断电压的MESFET。
2014-09-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
All-electrical measurement of spin injection in a magnetic $p$-$n$ junction diode
制备了磁性$p$ - $n$结二极管，用于研究自旋极化电子输运。半导体中自旋极化电子的注入是通过驱动电流从铁磁注入器（Fe）经由肖特基接触进入体半导体（$n$ -GaAs）来实现的。对于检测，使用稀磁半导体（$p$ -GaMnAs）层。只有当在$p$ - $n$结上施加高正向偏压时，才观察到明显的磁阻。
2006-08-21 cond-mat.mes-hall
Rectification of radio frequency current in giant magnetoresistance spin valve
报道了一种在交换偏置自旋阀巨磁电阻（GMR）带中实现的高效自旋二极管效应。在这样的多层结构中，沿着垂直方向的电流分布的对称性被破坏，结果，出现作用在磁性自由层上的未补偿的奥斯特场。这个场又是磁化进动的驱动力。由于GMR效应，条带的电阻跟随磁化动力学振荡。这导致所施加的射频电流的整流并感应出直流电压$V_{DC}$。我们提出了一个理论描述这种现象，并计算自旋二极管的信号，$V_{DC}$，作为一个函数的频率，外部磁场，并在外部磁场施加的角度。理论预测和实验数据之间取得了令人满意的定量一致。最后，我们表明，自旋二极管的信号在GMR器件是显着强于各向异性的磁电阻坡莫合金为基础的设备。
2014-10-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magneto-transport in the monolayer MoS2 material system for high-performance field-effect transistor applications
本文通过理论计算系统分析了单层MoS2在不同衬底上的磁输运机制，揭示悬浮MoS2霍尔因子显著偏离1，而衬底上MoS2接近理想值，并表明Al2O3衬底上的MoS2适合用于霍尔效应探测器。
2023-12-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetically Modulated Electrical Switching in an Antiferromagnetic Transistor
本文研究以范德华反铁磁半导体 CrSBr 为沟道的场效应晶体管，发现栅压与磁转变可高效调控沟道电流并实现 1500% 磁阻，揭示其源于磁调制载流子浓度，为节能自旋电子器件提供新思路。
2025-05-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Inductive Superconducting Quantum Interference Proximity Transistor: the L-SQUIPT
介绍并分析了一种具有增强性能的感应超导量子干涉邻近晶体管L-SQUIPT的设计。干涉仪是基于一个双环结构，其中每个环包括一个超导正常金属超导介观约瑟夫森弱链接和读出电极的超导隧道探头的形式实现。我们的设计既可以提高晶体管的耦合到外部磁场，并增加特性磁通量传递函数，从而导致一个改进的超灵敏度量子限制磁强计。的L-SQUIPT行为进行了分析，在耗散和无耗散的约瑟夫逊类操作模式，在耗散或在无耗散的约瑟夫逊类操作模式，在后一种情况下，通过利用电感和色散读出方案。改进的性能使得L-SQUIPT有望用于磁场检测以及量子技术中的特定应用，其中需要在毫开尔文温度下进行响应色散磁力测定。
2022-03-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Theory of nonlinear magnetoelectric transport effects in normal-metal $-$ magnetic-insulator heterostructures
Dahlem Center for Complex Quantum Systems and Physics Department, Freie Universität Berlin（柏林自由大学达勒姆复杂量子系统中心与物理系）
本文提出正常金属-磁性绝缘体异质结构中非线性磁电输运效应的理论，分析了四种贡献的频率和磁化方向依赖性，为实验区分提供框架。
2025-09-18 cond-mat.mes-hall
Theory of a Magnetically-Controlled Quantum-Dot Spin Transistor
我们研究通过一个量子点耦合到三个铁磁铅在弱隧道耦合制度的运输。有限的源极-漏极电压在原本非磁性的量子点上产生非平衡自旋。这种自旋积累导致磁阻。铁磁但无电流的基极通过非相干自旋翻转过程和相干自旋进动影响量子点的自旋。由于点自旋决定了器件的电导，这允许纯磁性晶体管式操作。我们分析了这两种类型的过程中的电流在不同的几何形状的效果。
2007-09-28 cond-mat.mes-hall
Semiconductor quantum well magnetic memory using confinement from proximity exchange fields for high magnetoresistances in a field-effect transistor
针对磁隧道结室温开/关比有限的问题，提出两层铁磁绝缘体包覆半导体量子阱的器件结构，利用邻近磁化的电子限制效应调制带隙，预测室温磁阻超10000%，可实现磁忆晶体管，推动相关电路技术发展。
2025-05-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Gate-tunable carbon nanotube-MoS2 heterojunction p-n diode
pn结二极管和场效应晶体管（FET）是现代电子学和光电子学中最普遍存在的两种构件。近年来，降维材料的出现表明这些成分可以缩小到原子厚度。虽然高性能的场效应器件已经从单层材料和它们的异质结构中实现，但是由异质结材料衍生的p-n异质结二极管明显地不存在，并且限制了复杂的电子和光电电路的制造。在这里，我们展示了一个栅极可调的p-n异质结二极管使用半导体单壁碳纳米管（s-SWCNT）和单层二硫化钼（SL-MoS 2）作为p型和n型半导体，分别。这两个直接带隙半导体的垂直堆叠形成具有电特性的异质结，该异质结可以利用施加的栅极偏置来调谐，以实现从绝缘到整流的宽范围的电荷传输行为，其中正向与反向偏置电流比超过10^4。该异质结二极管对光辐射也有很强的响应，外量子效率（EQE）为25%，光响应快< 15 μs。由于单壁碳纳米管具有各种各样的电性能作为手性的函数，并且由于越来越多的原子薄的2D纳米材料被隔离，这里提出的栅极可调p-n异质结概念应该被广泛推广，以实现多样化，高性能的电子学和光电子学。
2013-10-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Superconducting Diode sensor
提出利用斯格明子磁场驱动的约瑟夫森结二极管，通过部分屏蔽并逐段分析磁织构，实现复杂磁性形态的超精细传感。
2023-06-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Magnetic fingerprint in a ferromagnetic wire: Spin torque diode effect and induction of the DC voltage spectrum inherent in the wire under application for RF current
研究了单层铁磁导线上的磁畴壁对恒定波射频电流的整流效应。直流（DC）电压由自旋扭矩二极管效应产生，自旋扭矩二极管效应是由于由自旋极化RF电流诱导的共振自旋波激发引起的磁阻振荡的结果。DC电压谱强烈地依赖于DW中的内部自旋结构，其对应于铁磁线中的自旋结构的磁指纹。
2007-06-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Low frequency non-resonant rectification in spin-diodes
自旋二极管通常本质上是谐振的（GHz频率），并且可通过磁场和偏置电流进行调谐，其性能在灵敏度和最小可检测功率方面优于半导体对应物，即肖特基二极管。近来，已经提出了以低频检测（MHz频率）为特征的自旋二极管。在这里，我们展示了一种策略来设计低频检测器的基础上的磁性隧道结具有界面垂直各向异性的退磁场面外分量的相同顺序。微磁计算表明，要达到这种检测制度的阈值输入功率必须克服和振荡磁阻信号和输入射频电流之间的相移起着关键作用，在确定整流电压的值。
2020-04-04 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Giant nonlinearity via breaking parity-time symmetry: a route to low-threshold phonon diodes
允许波仅在一个方向上传输的非互易装置在许多科学领域中是必不可少的，包括，例如，电子学、光学、声学和热力学。操纵声子使用这种非互易设备可以有一系列的应用，如声子二极管，晶体管，开关等实现非互易声子设备的一种方式是使用材料与强非线性响应的声子。然而，获得所需的强机械非线性并不容易，特别是在少声子的情况下。在这里，我们提出了一个一般的机制来放大非线性使用$\mathcal{PT}$对称结构，并表明，芯片上的微尺度声子二极管可以制造使用$\mathcal{PT}$对称的机械系统，其中一个有损耗的机械谐振器具有非常弱的机械非线性耦合到一个机械谐振器的机械增益，但没有机械非线性。当耦合系统从$\mathcal{PT}$对称状态过渡到破缺$\mathcal{PT}$对称状态时，系统的机械非线性从有耗谐振腔转移到有增益谐振腔，系统的有效非线性显著增强。由于$\mathcal{PT}$对称结构引起的增益-损耗平衡，这种增强的机械非线性几乎是无损的。这种增强的无损耗机械非线性，然后用来控制声子传播的方向，并可以大大降低（超过三个数量级）的输入场强度所需的观察单向声子输运的阈值。我们提出了一种实验上可实现的无损低阈值这种类型的声子二极管。我们的研究为在片上构造少声子器件和声子光子混合器件开辟了新的前景。
2015-10-26 cond-mat.mes-hall
Electric-field tunable spin diode FMR in patterned PMN-PT/NiFe structures
采用自旋二极管法研究了PMN-PT压电衬底上NiFe薄膜的动态特性。测量了不同宽度微带线的铁磁共振（FMR）谱随磁场和频率的变化。的FMR频率被示出依赖于跨基板，这会导致应变的NiFe层中施加的电场。实现了高达100 MHz/1 kV/cm的电场可调谐性。基于总能量最小化和LLG方程的分析模型，考虑到磁致伸缩效应，来解释测量的动态。在此基础上，推导出了在图形化NiFe/PMN-PT结构中实现强电场可调谐自旋二极管FMR的条件。
2016-05-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Coulomb Oscillations of Indium-doped ZnO Nanowire Transistors in a Magnetic Field
我们报告的观察库仑振荡从本地化的量子点叠加在正常的跳跃电流在ZnO纳米线晶体管。库仑振荡可分辨到20 K。由于载流子运动受到洛伦兹力的作用，观察到了正的各向异性磁电阻。随着磁场的增加，磁场诱导的隧穿势垒透明性导致振荡幅度的增加。作为磁场的函数的能量偏移指示量子点中的电子波函数修改。
2010-11-05 cond-mat.mes-hall quant-ph
High Mobility WSe2 p- and n-Type Field Effect Transistors Contacted by Highly Doped Graphene for Low-Resistance Contacts
我们报告了具有六方氮化硼钝化沟道和离子液体（IL）栅控石墨烯接触的n型和p型WSe 2场效应晶体管的制造。我们的输运测量揭示了本征沟道特性，包括在接近量子电导e2/h的特征电导率下的金属-绝缘体转变，在170 K下>107的高ON/OFF比，以及在160 K下约200 cm 2 V-1 s-1的大电子和空穴迁移率。将温度降低到77 K将电子的迁移率提高到~330 cm 2 V-1 s-1，将空穴的迁移率提高到~270 cm 2 V-1 s-1。我们将我们观察电子和空穴通道中的固有声子限制传导的能力归因于使用IL门控的通道和石墨烯接触电极之间的肖特基势垒的急剧减少。我们通过研究由单个石墨烯/WSe 2肖特基结组成的肖特基二极管来阐明这一过程。我们的研究结果表明，利用化学或静电高度掺杂的石墨烯的多功能，灵活和透明的低电阻欧姆接触到广泛的准二维半导体的可能性。关键词：MoS 2，WSe 2，场效应晶体管，石墨烯，肖特基势垒，离子液体栅
2014-05-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Materials Relevant to Realizing a Field-Effect Transistor based on Spin-Orbit Torques
自旋轨道力矩是一种很有前途的磁存储器写入机制，而场效应晶体管是逻辑操作的黄金标准器件。自旋-轨道矩场效应晶体管（SOTFET）是一种通过磁电多铁性材料中的转换将自旋-轨道矩控制的铁磁体耦合到半导体晶体管沟道的器件。这使得SOTFET既可以作为存储器又可以作为逻辑器件工作，但其实现取决于适当材料的选择。在这份报告中，我们讨论和参数化的材料类型，可以导致SOTFET异质结构。
2019-12-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Magnetotransport Experiments on Fully Metallic Superconducting Dayem Bridge Field-Effect Transistors
在过去的60年中，传统的固体和电解质门控允许在金属超导体中的表面载流子浓度的相当大的调制，导致调谐它们的导电性和改变它们的临界温度。最近的传统的超导金属纳米结构的门控实验表明，在正常状态下的电阻和临界温度的变化的临界电流的完全抑制。这些结果仍然缺少微观解释。在这篇文章中，我们展示了一套完整的门控实验钛基超导Dayem桥和建议的经典热力学模型，这似乎占我们的几个实验结果。特别是，零偏置电阻和临界电流IC的测量突出了以下几点：与栅极电压的两个极性的IC的抑制，表面性质的效果，临界温度独立于电场和栅极诱导的子间隙耗散组件的增长。此外，约瑟夫森临界电流的温度依赖性似乎显示出从弹道Kulik-Omelychuck行为的Ambegaokar-Baratoff隧道的特性，通过增加电场的过渡。此外，IC抑制在存在相当大的横向到平面磁场的情况下持续。我们提出了一个经典的热力学模型，能够描述一些实验观察的本和以前的作品。最重要的是，该模型抓住了双极电场引起的IC抑制和子间隙耗散分量的出现接近完全抑制的超电流。最后，应用所讨论的效果提出。
2018-12-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Gate-controlled Magnetotransport and Electrostatic Modulation of Magnetism in 2D magnetic semiconductor CrPS$_4$
针对多数二维磁性半导体能带过窄阻碍晶体管工作的问题，本研究利用带宽近1 eV的CrPS$_4$制备出低温可正常工作的场效应晶体管，测得其完整磁相图，发现栅压可大幅调控磁电导与磁态，为栅可调半金属导体提供了候选材料。
2023-05-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Modeling a Schottky-barrier carbon nanotube field-effect transistor with ferromagnetic contacts
在这项研究中，肖特基势垒碳纳米管场效应晶体管（CNT-FET）的模型，铁磁接触，已经开发。重点分析了电流-电压特性以及散粒噪声和热噪声。该方法是基于紧束缚模型和非平衡格林函数技术。计算表明，在室温下，CNT FET的散粒噪声在亚阈值区为泊松分布，而在栅压和漏/源压升高区，Fano因子大大降低.此外，输运性质强烈地依赖于源极和漏极接触中的相对磁化取向。特别地，观察到相当大的隧道磁阻，其绝对值可以超过50%。
2007-10-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Reconfigurable Compute-In-Memory on Field-Programmable Ferroelectric Diodes
本文提出基于亚50 nm氮化铝钪铁电二极管的无晶体管可重构CIM架构，可在硅处理器上集成，并实现小于0.12 μm²的搜索单元和4位神经网络操作。
2024-09-09 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
