MoS2 P-type Transistors and Diodes Enabled by High Workfunction MoOx Contacts
过渡金属二硫属化物（TMDC）的低阻源/漏接触的发展是实现高性能逻辑器件的关键。特别地，需要有效的孔接触来制造具有MoS 2的p型晶体管，模型TMDC。先前的研究已经表明，元素金属的费米能级被钉扎在接近MoS 2的导带处，从而导致空穴的肖特基势垒高度很大，并且从接触注入的空穴有限。在这里，我们表明，亚化学计量的三氧化钼（MoOx，x<3），高功函数材料，作为一个有效的空穴注入层的MoS 2和WSe 2。特别是，我们证明了二硫化钼p型场效应晶体管和二极管，通过使用MoOx接触。我们还显示了与Pd接触制成的器件相比，具有MoOx接触的p型WSe 2 FET的导通电流得到了大幅改善，Pd接触是用于空穴注入的原型金属。这项工作提出了一个重要的进展，接触工程的TMDCs，并将使未来的探索其性能极限和内在的传输特性。
2014-02-26 cond-mat.mtrl-sci
A spin metal-oxide-semiconductor field-effect transistor using half-metallic-ferromagnet contacts for the source and drain
我们提出并理论分析了一种新型的金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）类型的自旋晶体管（以下简称为自旋MOSFET）的MOS栅极结构和半金属铁磁体（HMF）的源极和漏极接触。当HMF源极和漏极之间的磁化配置平行（反平行）时，从HMF源极注入到沟道的高度自旋极化的载流子被传输到HMF漏极中（被HMF漏极阻挡），导致依赖于磁化配置的输出特性。我们的二维数值分析表明，自旋MOSFET表现出高（低）电流驱动能力的平行（反平行）磁化，并可以获得非常大的磁流比。此外，自旋MOSFET满足了"自旋电子"集成电路的其他重要要求，例如高放大能力、低功率延迟积和低截止电流。
2003-10-27 cond-mat.mtrl-sci
High Performance N-Type Carbon Nanotube Field Effect Transistors with Chemically Doped Contacts
制备了短沟道（~80 nm）的具有钾（K）掺杂的源极和漏极区以及高k栅介质（ALD HfO2）的n型单壁碳纳米管（SWNT）场效应晶体管（FET）。对于直径约为1.6 nm，带隙约为0.55 eV的纳米管，我们获得了n-MOSFET类器件，由于接触处的化学抑制肖特基势垒，亚阈值摆幅为70 mV/decade，可以忽略的双极导电和高开/关比，在0.5V的偏置电压下高达10^6。结果与最先进的硅n-MOSFET相比毫不逊色，并证明了SWNT在未来互补电子学中的潜力。讨论了掺杂浓度对纳米管器件电学特性的影响。
2005-01-06 cond-mat.mtrl-sci
Contact effects in polymer field-effect transistors
接触电阻通常对有机场效应晶体管（OFFET）中的总器件电阻有显著贡献。理解金属-有机界面处的电荷注入对于优化OFET器件性能至关重要。我们已经进行了一系列的实验，使用底部接触聚（3-己基噻吩）（P3 HT）OFFERENT在浅沟道限制检查注入过程。当接触欧姆，我们发现接触电阻率是成反比的载流子迁移率，符合扩散限制注入。然而，来自具有其他电极材料的器械的数据表明，这种简单的图片不足以描述具有显著屏障的接触。一个广义的传输线方法允许分析的非欧姆接触，我们发现合理的协议与模型注入，占跳跃性质的传导聚合物。P3 HT中的（无意的）掺杂剂浓度的变化可以通过金属-有机能带对准的变化来显著改变注入过程。在非常低的掺杂水平，运输表明在Au/P3 HT界面处形成的屏障，而Pt/P3 HT接触保持欧姆性，具有相对低的电阻。我们最近观察到，金属源极/漏极电极上的自组装单层可以显著降低接触电阻，并在导致与未处理电极的非欧姆、高电阻接触的条件下保持欧姆导电。最后，我们讨论了测量极短的通道设备，在最初的步骤检查运输通过单个聚合物链。
2006-07-28 cond-mat.mtrl-sci
An Inside Look at the Ti-MoS2 Contact in Ultra-thin Field Effect Transistor with Atomic Resolution
二维二硫化钼（MoS 2）是超薄场效应晶体管的优良沟道材料。然而，跨金属-MoS 2界面的高接触电阻继续限制其广泛实现。在这里，使用原子分辨率的分析扫描透射电子显微镜（STEM）与第一原理计算，我们表明，这种接触问题是一个根本的限制，从键合和相互作用的金属-二硫化钼界面，不能通过改进的沉积工程解决。结合理论的STEM分析表明，当MoS 2与Ti（一种具有与硫形成强键的高亲和力的金属）接触时，S从Mo中释放，同时形成小的Ti/TixSy簇。也可以预期MoS 2层的破坏和金属的渗透。真正的高迁移率金属-MoS 2接触的设计将需要基于金属或合金与MoS 2表面的键合相互作用来最佳地选择金属或合金。这可以通过随着金属簇内原子数目的增加而评估结合能来推进。
2018-07-03 cond-mat.mtrl-sci
Observation of Negative Contact Resistances in Graphene Field-Effect Transistors
石墨烯场效应晶体管中的接触电阻（RC）的栅电压（VG）依赖性的特征在于传输线模型。Ag、Cu和Au接触的RC-VG特性在电荷中性点附近显示出下降，并且随着Ag接触变得甚至为负。通过考虑金属接触边缘附近的金属接触引起的电位变化的模型计算，很好地再现了浸结构。明显为负的RC源于从金属接触到石墨烯沟道的载流子掺杂，并且当掺杂效应比精确地在接触处的实际接触电阻更大时出现。负RC可以出现在与诸如石墨烯的Dirac锥系统的金属接触处。
2012-04-27 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
Path of the current flow at the metal contacts of graphene field-effect transistors with distorted transfer characteristics
具有由可容易氧化的金属（诸如铁磁金属）制成的源极/漏极接触的石墨烯场效应晶体管由于接触处的电荷密度脱钉而在传输特性中经常显示双陷结构。一般地，场效应晶体管的传输特性显示不依赖于源极/漏极接触的长度，因为载流子注入主要发生在接触的边缘。然而，使用Ni触点制造的器件的传输特性的形状被发现依赖于接触的长度。这种特殊的行为归因于载流子从接触中心附近注入。这是因为氧扩散和由此形成的厚度不均匀的界面氧化层。所观察到的接触长度依赖的传输特性，使用模型计算，包括载流子注入从电极的中心和随后的金属接触下的电荷传输再现。
2014-07-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Reproducible Low Contact Resistance in Rubrene Single-Crystal Field-Effect Transistors with Nickel Source and Drain Electrodes
我们已经研究了红荧烯单晶场效应晶体管（FET）与镍电极的接触电阻进行缩放实验的设备的沟道长度从200 nm到300 $μ$ m。我们发现，接触电阻可以低至100 $Ω$厘米与狭窄的传播波动。为了进行比较，我们还在类似的金接触器件上进行了缩放实验，发现镍电极FET的再现性在很大程度上优越。这些结果表明，镍是一种非常有前途的电极材料，用于有机FET中低电阻接触的可重复制造。
2005-11-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Metal contacts in carbon nanotube field effect transistors: Beyond the Schottky barrier paradigm
碳纳米管场效应晶体管的观察到的性能进行检查使用第一性原理量子输运计算。我们专注于Au和Pd电极与开放式半导体纳米管的电接触的性质和作用，使表面的化学接触通过接触原子构型的大规模弛豫充分发展。我们提出了第一个直接的数值证据，钯接触表现出完美的透明度，空穴注入，而不是金接触。另一方面，它们各自的肖特基势垒高度对于实际接触模型来说相当相似。这些发现与迄今为止报道的实验数据基本一致，并且表明肖特基接触不仅仅是被动欧姆接触，而是主动影响器件的I-V行为。
2007-05-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Controlling charge injection in organic field-effect transistors using self-assembled monolayers
我们研究了底部接触聚（3-hexylthiophene）（P3 HT）场效应晶体管中的金属/有机半导体界面的电荷注入，Au源极和漏极在活性聚合物沉积之前通过自组装单分子层（SAMs）修饰。通过使用SAM来设计有效的Au功函数，我们显着地影响电荷注入过程。我们系统地研究了接触电阻率和固有沟道迁移率，并表明，化学增加注入电极功函数显着提高空穴注入相对于未经处理的Au电极。
2006-05-24 cond-mat.mtrl-sci
Effect of back-gate on contact resistance and on channel conductance in graphene-based field-effect transistors
研究了单层和双层石墨烯背栅场效应晶体管的接触电阻和传输特性。我们分别测量了Ni和Ti的约7kohm* um 2和约30kohm* um 2的比接触电阻率。我们发现，接触电阻是一个显着的贡献者的总源漏电阻，它是调制的背栅电压。我们测量的传输特性，显示双浸功能，我们解释为掺杂的影响，由于从接触引起的最小状态密度的接触下，在不同的栅极电压的沟道中的石墨烯的电荷转移。
2012-10-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Device Perspective for Black Phosphorus Field-Effect Transistors: Contact Resistance, Ambipolar and Scaling
虽然已经成功地剥离了单层黑磷（BP）或磷烯（phosphorene），并对其光学性质进行了探索，但器件的大部分电性能都表现在少层磷烯和超薄BP膜上。本文研究了超薄BP场效应晶体管沟道长度的缩放，并讨论了一种利用不同接触金属改变晶体管特性的方案。通过研究不同沟道长度下晶体管的行为，可以从传输长度法（TLM）中提取接触电阻。对于不同的接触金属，我们发现，金属/BP界面有不同的肖特基势垒高度，导致接触电阻的显着差异，这是很大的不同，从以前的研究过渡金属二硫属化物（TMDs），如MoS 2，其中费米能级被强烈钉扎在金属/MoS 2界面的导带边缘附近。BP晶体管的本质是肖特基势垒FET，其中通过调节两个触点处的肖特基势垒来控制导通和关断状态。我们还观察了具有增强的n型漏电流的BP晶体管的双极特性，并证明了通过控制栅极偏置和漏极偏置，p型载流子可以容易地转移到n型或反之亦然，显示了实现BP CMOS逻辑电路的潜力。
2014-10-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Molecular Doping of Multilayer MoS2 Field-effect Transistors: Reduction in Sheet and Contact Resistances
首次研究了聚乙烯亚胺（PEI）在多层二硫化钼场效应晶体管上的掺杂。薄层电阻降低了2.6倍，接触电阻降低了1.2倍。增强的电特性也反映在导通电流的70%的改善，和非本征场效应迁移率的50%的改善。阈值电压也证实了分子掺杂后的负位移。所有的研究都证明了PEI分子掺杂在MoS2晶体管中的可行性，以及其在层状结构半导体2D晶体中的潜在应用。
2014-05-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Improvement of the poly-3-hexylthiophene transistor performance using small molecule contact functionalization
我们展示了一种方法，以改善聚-3-己基噻吩场效应晶体管通过修改单层厚的并五苯醌（PQ）或萘（NL）的金接触。PQ和NL夹层的有效接触电阻分别降低了2倍和16倍。观察归因于不同的注入势垒在金属-有机界面所造成的功能化和一个额外的隧道势垒提高开/关比。该势垒在190 K以下产生37 meV（NL）和104 meV（PQ）的活化能，其小于未官能化的117 meV。
2009-12-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Low-Contact-Resistance Graphene Devices with Nickel-Etched-Graphene Contacts
石墨烯基晶体管的性能通常受到金属-石墨烯接触两端的大电阻的限制。我们报告了一种实现石墨烯晶体管超低电阻金属接触的方法。通过在氢气中进行金属催化蚀刻的过程，在石墨烯中产生具有锯齿形边缘的多个纳米尺寸的凹坑，这些凹坑与沉积的镍金属化形成强化学键，用于源极-漏极接触，而不需要进一步退火。在电极金属化之前的这种容易的接触处理导致在单层石墨烯场效应晶体管中低至100 ohm-um的接触电阻，以及在双层石墨烯晶体管中低至11 ohm-um的接触电阻。该处理与互补金属氧化物半导体制造工艺兼容，并且在满足未来集成电路中石墨烯集成所需的接触性能方面具有很大的希望。
2013-12-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Accumulation-mode two-dimensional field-effect transistor: Operation mechanism and thickness scaling rule
了解二维材料场效应晶体管（FET）的工作模式是电子学和物理学研究中最基本的问题之一。现有的肖特基势垒FET模型过分强调了金属二维接触效应，不能解释广泛观察到的剩余电导。在此，基于沟道厚度为0.65~118 nm的金属接触部分顶栅MoS 2 FET，建立了直接揭示沟道二维输运特性的积累模式FET模型。积累模式FET的操作机制进行了验证和澄清仔细进行电容测量。观察到耗尽电容-量子电容转变。在对MoS 2积累模式FET进行分析之后，我们已经确认大多数2D-FET显示出积累模式行为。提出了二维场效应晶体管的通用厚度缩放规则，为二维材料的进一步研究提供了指导。
2018-09-28 cond-mat.mtrl-sci
High-performance monolayer MoS2 field-effect transistor with large-scale nitrogen-doped graphene electrodes for Ohmic contact
有限的肖特基势垒和单层MoS 2与电极之间的大接触电阻是发展高性能场效应晶体管（FET）的主要瓶颈，阻碍了低温下谷自旋输运等本征量子行为的研究。已经开发了栅极可调石墨烯电极平台以改善MoS 2 FET的性能。然而，原始石墨烯的功函数与MoS 2的导带之间的固有不对准导致FET的大阈值电压，因为仅在非常高的栅极电压和载流子浓度（~1013 cm-2）下观察到欧姆接触行为。在这里，我们提出了高性能的单层二硫化钼场效应晶体管欧姆接触在适度的栅极电压通过使用化学气相沉积（CVD）氮掺杂的石墨烯具有高的本征电子载流子密度。CVD氮掺杂石墨烯和单层MoS 2混合FET平台在零栅极电压下表现出-54.2V的大的负偏移阈值电压和无势垒欧姆接触。与原始石墨烯电极平台相比，氮掺杂石墨烯的透明接触导致单层MoS 2 FET的导通电流提高了214%，场效应载流子迁移率提高了四倍。输运测量以及热退火前后的拉曼和X射线光电子能谱学分析表明，CVD氮掺杂石墨烯中的原子C-N键合是电子掺杂的主导效应。大规模的氮掺杂石墨烯电极为高性能器件的开发和独特量子行为的研究提供了一个很有前途的器件平台。
2019-07-18 cond-mat.mtrl-sci
MoS2 Field-effect Transistors with Graphene/Metal Heterocontacts
首次制备了以石墨烯/Ti为异质结的n型少层MoS 2场效应晶体管，在1 μm栅长下漏电流超过160 mA/mm，开关电流比为107.与没有石墨烯接触层的MoS 2 FET相比，在具有异质接触的情况下，在导通电阻的近2.1倍改进和接触电阻的3.3倍改进中证实了增强的电特性。还对MoS 2/石墨烯异质接触进行了温度依赖性研究，仍然揭示了其肖特基接触性质。采用传输长度法和改进的I-V法研究了MoS 2/石墨烯/金属异质接触结构的接触电阻和肖特基势垒高度。
2014-05-11 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
Electrical and Noise Characteristics of Graphene Field-Effect Transistors: Ambient Effects and Noise Sources
我们制作了大量的单层和双层石墨烯晶体管，并对其低频噪声特性进行了系统的实验研究。一个特别注意的是，以确定这些设备中的主要噪声源和老化的电流-电压和噪声特性的影响。对噪声谱密度与石墨烯沟道面积的关系的分析表明，对低频电子噪声的主要贡献来自石墨烯层本身，而不是来自接触。石墨烯晶体管由于暴露于环境超过一个月而老化导致噪声显著增加，这归因于石墨烯的迁移率降低和接触电阻增加。单层和双层石墨烯晶体管中的噪声谱密度要么随着偏离电荷中性点而增加，要么微弱地依赖于栅极偏置。这一观察结果证实了石墨烯晶体管的低频噪声特性与传统硅金属氧化物半导体场效应晶体管的低频噪声特性有质的不同。
2010-08-18 cond-mat.mtrl-sci
Carbon Nanotubes as Schottky Barrier Transistors
我们表明，碳纳米管晶体管作为非常规的“肖特基势垒晶体管”，其中晶体管的动作发生主要是通过改变接触电阻，而不是沟道电导。晶体管的特性计算为理想化和现实的几何形状，和缩放行为的证明。我们的结果解释了各种实验观察结果，包括掺杂和吸附气体的截然不同的影响。电极的几何形状被证明是至关重要的良好的设备性能。
2002-07-16 cond-mat.mtrl-sci
Simultaneous Extraction of Charge Density Dependent Mobility and Variable Contact Resistance from Thin Film Transistors
通过对薄膜晶体管在线性和饱和工作状态下的电流-电压特性进行全面推导，提出了一种提取电荷密度相关迁移率和可变接触电阻的模型。计算值进行了验证，从直接的实验方法获得的。这种方法允许从单个器件的电流电压特性的分析中明确地确定接触电阻和沟道电阻，而不需要对这两个参数进行先验假设。它解决了普遍接受的迁移率提取方法的不一致性，并为分析半导体材料中的注入和输运过程提供了新的可能性。
2014-02-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Contact Research Strategy for Emerging Molybdenum Disulfide and Other Two-Dimensional Field-effect Transistors
近年来，过渡金属二硫属化合物（TMD）的二维层状半导体结构得到了广泛的分离、合成和表征。许多2D材料由于其高迁移率和表现出的带隙而被确定为未来薄膜技术的沟道材料的潜在候选者。虽然许多TMD场效应晶体管（FET）已经被广泛展示，并取得了重大进展，以清楚地了解器件物理，在金属/半导体界面的大接触电阻仍然是一个挑战。从二维器件研究的角度来看，如何最大限度地减小肖特基势垒对接触的影响，从而降低二维材料上金属的接触电阻，是该领域进一步发展的关键。在这里，我们提出了一个审查的接触研究二硫化钼和其他TMD场效应晶体管的基本理解的金属-半导体界面上的二维材料。一个明确的二维半导体材料的接触研究策略，为未来的高性能二维场效应晶体管与积极规模化的尺寸。
2014-10-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Low-Resistance 2D/2D Ohmic Contacts: A Universal Approach to High-Performance WSe2, MoS2, and MoSe2 Transistors
我们报告了一种新的策略，用于制造各种过渡金属二硫属化物（TMD）的2D/2D低电阻欧姆接触，使用范德华组装的替代掺杂的TMD作为漏/源接触和没有故意掺杂的TMD作为沟道材料。我们证明了具有2D/2D接触的少层WSe 2场效应晶体管（FET）具有约0.3 k欧姆的低接触电阻，高达> 109的高开/关比，以及超过320 μ A μ m-1的高驱动电流。这些有利的特性与室温下约2x 102 cm 2 V-1 s-1的两端场效应空穴迁移率相结合，在低温下增加到> 2x 103 cm 2 V-1 s-1。我们在具有2D/2D漏极和源极接触的MoS 2和MoSe 2 FET中也观察到类似的性能。这里提出的2D/2D低电阻欧姆接触代表了一种新的器件范例，克服了TMD和各种其他2D材料作为后硅电子器件中的沟道材料的性能中的显著瓶颈。
2016-02-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Unexpected Scaling of the Performance of Carbon Nanotube Transistors
我们表明，碳纳米管晶体管表现出缩放，是定性不同于传统的晶体管。性能以意想不到的方式取决于栅极氧化物的厚度和介电常数。实验测量和理论计算提供了一个一致的理解的缩放，这反映了非常不同的设备物理的肖特基势垒晶体管与准一维通道接触尖锐的边缘。一个简单的分析模型给出了显式的缩放表达式的关键器件参数，如亚阈值斜率，导通电压，和介电常数。
2003-02-10 cond-mat.mtrl-sci
Edge-induced Schottky barrier modulation at metal contacts to exfoliated molybdenum disulfide flakes
从层状过渡金属二硫属化物如二硫化钼（MoS 2）获得的超薄二维半导体有望用于最终规模超过Si的晶体管。虽然半导体沟道的缩短被广泛研究，但是沟道的变窄（这对于缩小晶体管也应该是重要的）迄今为止被研究到较小的程度。在这项研究中，缩小机械剥离的二硫化钼薄片的影响进行了研究，根据在Cr/Au接触的沟道宽度依赖的肖特基势垒高度。窄的通道被发现具有较高的肖特基势垒高度，这是由于边缘诱导带弯曲的MoS 2。较高的势垒高度使晶体管性能降低，因为电极接触电阻较高。基于泊松方程的理论分析表明，边缘诱导效应可以通过高掺杂杂质浓度来缓解，但由于杂质诱导的电荷载流子迁移率退化，这种策略应限于大约0.7微米的沟道宽度。因此，在边缘处悬挂键的适当终止对于分层半导体的积极缩放是必要的。
2016-08-03 cond-mat.mtrl-sci
Miniature Organic Transistors With Carbon Nanotubes as Quasi-One Dimensional Electrodes
随着电子器件的尺寸接近分子的尺寸，接触电极的尺寸、几何形状和化学成分在器件功能中发挥着越来越重要的作用。单壁碳纳米管（SWNT）可以作为准一维（1D）电极用于构建分子尺度宽度（~ 2nm）和沟道长度（1-3 nm）的有机场效应晶体管（FET）。由于准1D电极几何形状的一个重要特征是有利的栅极静电，其允许超短有机通道的有效切换。这为长度仅为几个分子的有机晶体管提供了数量级的室温电导调制，其开关特性优于具有光刻图案化金属电极的类似器件。利用纳米管，可以利用共价碳-碳键来形成与分子材料的接触。碳纳米管电极独特的几何、物理和化学性质可能会导致各种有趣的分子器件。
2004-08-19 cond-mat.mtrl-sci
Compositionally graded contact layers for MOCVD grown high Al-content AlGaN transistors
在这封信中，我们设计并展示了一种改进的MOCVD生长的反向铝成分渐变接触层，以实现低电阻接触MOCVD生长的超宽带隙（UWBG）Al 0. 70 Ga 0. 30 N沟道金属半导体场效应晶体管（MESFER）。发现增加反向渐变层的厚度显著改善接触层电阻，导致3.3x10^-5 Ohm.cm2的接触电阻。具有0.6微米的栅极长度LG和1.5微米的源极-漏极间距LSD的器件在施加+2V的栅极电压VGS的情况下显示出635 mA/mm的最大电流密度IDSMAX。对具有770 nm的栅极-漏极间距LGD的晶体管的击穿测量具有大于220的击穿电压，对应于2.86 MV/cm的最小击穿场。这项工作提供了一个低电阻接触MOCVD生长的高Al含量的AlxGa 1-xN沟道晶体管的设计框架。
2019-09-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Monolayer MoS2 field effect transistor with low Schottky barrier height with ferromagnetic metal contacts
二维MoS 2由于其奇异的性质而成为纳米电子学和自旋电子学的有前途的材料。然而，金属半导体MoS 2界面处的高接触电阻仍然是一个悬而未决的问题。在这里，我们报告的场效应晶体管器件使用单层二硫化钼通道和坡莫合金（Py）作为铁磁（FM）金属接触的电子特性。采用化学气相沉积技术在SiO2/Si衬底上直接生长单层MoS 2沟道。电流随背栅电压的增加表明FET特性的可调谐性。Py/MoS 2接触的肖特基势垒高度（SBH）估计为+28.8 meV（零偏压），这是迄今为止报道的任何直接金属（磁性或非磁性）/单层MoS 2接触的最小值。随着栅极电压（+10V）的施加，SBH显示出急剧减小至-6.8meV的值。负的SBH揭示了Py/MoS 2接触的欧姆行为。具有FM接触的受控欧姆性质的低SBH是基于MoS 2的自旋电子学的主要要求，因此在本研究中使用直接生长的MoS 2沟道可以为大规模应用的高性能器件铺平道路。
2019-09-13 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
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
High performance n-doped carbon nanotube field-effect transistors
我们描述了一个强大的技术，用于制造高性能的垂直缩放n型掺杂场效应晶体管从大带隙碳纳米管。这些器件具有在技术相关范围（-1.3V < V_th < 0.5V）内的可调阈值电压，并且在导通状态下可以承载高达5-6 μ A的电流。我们通过暴露于钾（K）蒸气和在高真空中的器件退火来实现这样的性能。该处理具有双重效果：（i）通过纳米管的体掺杂（高达约0.6e/nm）可控地使V_th向负栅极偏压偏移，以及（ii）使导通电流增加1-2个数量级。这种电流增强是通过降低外部器件电阻来实现的，这是由于K金属和掺杂纳米管沟道之间的更紧密接触以及接触处肖特基势垒高度的潜在降低。
2004-02-13 cond-mat.mtrl-sci
Ohmic contact engineering in few-layer black Phosphorus field effect transistors
实现与范德华材料的良好质量欧姆接触是一个挑战，因为在金属和范德华材料之间的界面处，可能发生不同的条件，从两种材料之间存在大的能量势垒到接触下方的分层材料的金属化。在黑磷（bP）中，另一个挑战是它对氧气和水分的高反应性，因为不受控制的氧化的存在会显著改变触点的行为。在这项研究中，我们研究了用于接触bP的金属对不同薄片和不同样品之间的可变性的影响，使用三种最常用的金属作为接触：铬，钛和镍。使用传输长度方法，从十个器件的分析，在室温和低温下，镍的结果是最好的金属欧姆接触bP，提供最低的接触电阻和最小的散射之间的不同设备。此外，我们调查这些设备的电流-电压特性的栅极依赖性。在积累制度，我们观察到良好的线性所有金属调查。
2019-05-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Oxidized-monolayer Tunneling Barrier for Strong Fermi-level Depinning in Layered InSe Transistors
在基于二维半导体的场效应晶体管和光电子器件中，金属-半导体结是决定器件性能的关键因素之一。界面能隙态引起的费米能级钉扎效应严重限制了结特性的可调谐性，包括势垒高度和接触电阻。一个隧道接触方案已被提出来解决FL钉扎问题的金属-2D-半导体结，而实验实现仍然是难以捉摸的。在这里，我们表明，氧化单层启用隧穿势垒可以实现一个显着的FL脱钉在硒化铟（InSe）晶体管，表现出0.5的大钉扎因子和高度调制的肖特基势垒高度。FL脱钉可以归因于作为高质量隧穿接触的结果的金属和无序诱导的间隙状态的抑制。结构表征表明均匀和原子级薄的表面氧化层固有的范德瓦尔斯材料和原子级尖锐的氧化物-2D-半导体界面的性质。此外，通过有效地降低肖特基势垒高度，我们实现了2160厘米$^2$ /Vs的电子迁移率和65 meV的接触势垒在两端InSe晶体管。在具有氧化单层的高迁移率InSe晶体管中实现强FL脱钉提供了一种可行的策略，以在先进的电子学和光电子学的接触工程中利用层状半导体。
2019-11-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Self-aligned carbon nanotube transistors with charge transfer doping
这封信报道了一种电荷转移p型掺杂方案，该方案利用单电子氧化分子获得稳定的具有自对准栅极结构的单极碳纳米管晶体管。该掺杂方案允许改善载流子注入、调谐阈值电压Vth、以及增强导通和截止晶体管状态下的器件性能。具体地，纳米管晶体管从双极转换为单极，器件驱动电流增加2-3个数量级，器件截止电流被抑制，并且获得六个数量级的优异的Ion/Ioff比。通过电荷转移的金属纳米管接触改性所发挥的重要作用被证明。
2005-11-02 cond-mat.mtrl-sci
High-Performance MoS2 Field-Effect Transistors Enabled by Chloride Doping: Record Low Contact Resistance (0.5 kohm*um) and Record High Drain Current (460 uA/um)
在本文中，我们报告了一种新的化学掺杂技术，以减少接触电阻（Rc）的过渡金属二硫属化物（TMDs）-消除两个主要的障碍（即，掺杂和高Rc）对高性能的TMDs场效应晶体管（FET）的演示。用1，2-二氯乙烷（DCE）作掺杂剂，在少层MoS_2薄膜中得到了> 2 × 10 ~（19）cm ~（-3）的活性n型掺杂。这使得我们能够将Rc值降低到0.5 kohm*um的创纪录低数值，这比没有掺杂的对照样品低约10倍。相应的比接触电阻率（PC）被发现减少了两个数量级。在如此低的Rc下，我们展示了100 nm沟道长度（Lch）的MoS 2 FET，在Vds = 1.6 V时漏极电流（Ids）为460 uA/um，这是迄今为止报道的MoS 2 FET最佳值的两倍。
2014-06-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Scaling-up atomically thin coplanar semiconductor-metal circuitry via phase engineered chemical assembly
二维（2D）层状半导体，其最终的原子厚度，已显示出缩小现代集成电路晶体管的前景。然而，将这些材料与外部大体积金属连接的电接触通常不令人满意，这限制了晶体管的性能。最近，使用共面2D导体接触2D半导体已经显示出减少有问题的高电阻接触的前景。然而，这些方法中的许多对于规模化生产并不理想。在这里，我们报告的大规模，空间控制的化学组装的集成2 H-MoTe 2场效应晶体管（FET）与共面金属1 T 'MoTe 2接触，通过相位工程的方法。我们表明，异质相FET表现出低接触电阻的欧姆接触行为，从2 H和1 T 'MoTe 2之间的共面无缝接触，通过透射电子显微镜表征证实。由于2 H MoTe 2单晶畴较大（486μm），测量的异质相FET的平均迁移率高达23 cm 2 V-1 s-1（与剥离单晶相当）。通过图形化生长方法，实现了沟道、栅和接触均为二维材料的1 T 'MoTe_2栅控异质相FET阵列。最后，我们将异质相器件阵列转移到柔性衬底上，并展示了具有高光响应度（~1.02 A/W）的近红外光响应。该研究为相位工程共面MoTe 2半导体测量结构在先进电子学和光电子学领域的大规模应用奠定了基础。
2019-04-18 cond-mat.mtrl-sci
Field-effect transistors made of individual colloidal PbS nanosheets
二维材料被认为是未来的量子器件，通常通过分子束外延等广泛的方法生产。我们报告的制造场效应晶体管使用个别超薄硫化铅纳米结构的横向尺寸在微米范围内和几个纳米的高度作为导电通道产生的相对快速，廉价，可扩展的胶体化学方法。与金电极接触，这种器件表现出p型行为和温度依赖的光电导性。陷阱态在导电机制中起着至关重要的作用。该晶体管的性能是基于胶体纳米结构的最佳器件之一。
2013-07-29 cond-mat.mtrl-sci
Contact Engineering High Performance n-Type MoTe2 Transistors
半导体MoTe 2是少数几种具有中等带隙的二维（2D）材料之一，类似于硅。然而，由于环境不稳定性和接触处的主要p型费米能级钉扎，这种材料在2D电子学中仍然没有得到充分开发。在这里，我们展示了具有迄今为止最高性能的单极n型MoTe 2晶体管，包括高饱和电流（80 K时>400 $μA/μm$，300 K时>200 $μA/μm$）和相对较低的接触电阻（80至300 K时为1.2至2 $kΩ\cdotμm$），这些都是通过Ag触点和AlOx封装实现的。我们还调查了其他接触金属，提取肖特基势垒高度使用分析亚阈值模型。高分辨率X射线光电子能谱学表明，界面金属碲化合物占主导地位的接触电阻。在所研究的金属中，Sc具有最低的功函数，但最具反应性，我们通过在MoTe 2和Sc之间插入单层h-BN来对抗。这些金属-绝缘体-半导体（MIS）接触部分地脱钉金属费米能级，并导致电子注入的最小肖特基势垒。总的来说，这项工作提高了我们对n型接触到2D材料的理解，这是低功率电子器件的一个重要进步。
2019-07-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
High Performance n- and p-Type Field-Effect Transistors Based on Hybridly Surface-Passivated Colloidal PbS Nanosheets
胶体合成的纳米材料是未来电子器件的有希望的候选材料之一，因为它们的简单性和生产成本低廉。具体而言，胶体纳米片是非常感兴趣的，因为它们可以方便地通过胶体方法生产，同时具有二维的优点。为了采用这些材料，相应的晶体管行为应该是可调节的并且具有高性能。我们表明，胶体硫化铅纳米片的晶体管性能是可调的，通过改变表面钝化，接触金属，或通过将它们暴露在空气中。我们发现，添加卤素离子的合成导致改善的导电性，场效应迁移率，和这些晶体管的开/关比通过钝化它们的表面缺陷。获得了优异的n型特性，场效应迁移率为248 cm ^2 V ^-1 s ^-1，开/关比为4 × 10^6。通过改变接触金属和向工作环境中添加氧气，这些条带的导电性可以从n型变为p型。作为后摩尔时代的可能解决方案，实现胶体材料等新型高质量半导体至关重要。在这方面，我们的研究结果可以提供新的见解，有助于加速其优化潜在的应用。
2018-04-09 cond-mat.mtrl-sci
Contact Resistance Optimization in MoS${_2}$ Field-Effect Transistors through Reverse Sputtering-Induced Structural Modifications
针对MoS$_2$场效应晶体管因肖特基势垒导致的高接触电阻问题，提出通过反向溅射在界面诱导形成导电1T-MoS$_2$，使接触电阻降至50%以下并提升导通态电流，为二维材料微电子器件提供标准半导体工艺兼容的优化方案。
2024-12-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
The role of contact resistance in graphene field-effect devices
极高的载流子迁移率和独特的能带结构使得石墨烯对于场效应晶体管应用非常有用。根据几项工作，石墨烯基晶体管性能的主要限制与材料质量无关，而是与影响电子传输特性的外在因素有关。最重要的寄生元素之一是石墨烯与用作源极和漏极的金属电极之间出现的接触电阻。具有低接触电阻的与石墨烯的欧姆接触对于多数载流子的注入和提取是必要的，以防止由接触电阻的变化引起的晶体管参数波动。面向石墨烯电子器件的集成和缩小规模的国际半导体技术路线图（International Technology Roadmap for Semiconductors）将CMOS兼容工艺的开发确定为一项挑战，该工艺能够可再现地形成低接触电阻。然而，接触电阻仍然没有得到很好的理解，尽管它是进一步改进的关键障碍。在本文中，我们回顾了在过去十年中一直专注于降低石墨烯晶体管中的接触电阻的实验和理论活动。我们将总结石墨烯-金属接触的具体性质，特别关注金属的性质，制造工艺的影响，费米能级钉扎，通过表面工艺引起的界面改性，电荷传输机制和边缘接触形成。
2017-05-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Vertical electrolyte transistor operating at very low voltage and high current density
在这项工作中，报告了一种垂直电解质晶体管（VET），其结构基于如下所述的堆叠层：底部接触（源极或漏极）-沟道-可渗透中间电极（漏极或源极）-离子凝胶（电解质栅极电介质）-栅极顶部接触。这种VET描绘了作为电解质门控垂直有机场效应晶体管（电解质门控VOFET）或垂直有机电化学晶体管（VOECT）工作的多功能性，这是以前从未报道过的。这些操作模式的区别是关于分别由于感应的载流子或离子电流而发生的晶体管击穿。这两种工作模式表明，该VET能够在非常低的电压范围内工作，并驱动高电流密度。这些观察到的特征使得VEGFR 2成为在离子电子器件、生物传感器和/或非常低功率的光电电路中应用的良好候选者。
2019-07-22 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Synthesis, Contact Printing, and Device Characterization of Ni-Catalyzed, Crystalline InAs Nanowires
InAs纳米线由于其高电子迁移率和易于形成欧姆金属接触而被积极地探索作为高性能晶体管的沟道材料。然而，非外延InAs纳米线的催化生长通常依赖于非CMOS兼容的Au胶体的使用。在这里，我们证明了成功的合成高产量的结晶InAs纳米线的高产率和可调的直径，通过使用Ni纳米粒子作为催化剂材料上的非晶SiO2衬底。纳米线显示出优异的电学性能，场效应电子迁移率约为2，700 cm 2/Vs，ION/IOFF >103。生长的InAs纳米线的均匀性和纯度通过经由接触印刷工艺在衬底上大规模组装纳米线的平行阵列来进一步证明，该接触印刷工艺实现了高性能的可印刷晶体管，能够提供5-10 mA的导通电流（~400根纳米线）。
2008-07-07 cond-mat.mtrl-sci
Indium-Tin-Oxide Transistors with One Nanometer Thick Channel and Ferroelectric Gating
在这项工作中，我们展示了高性能的铟锡氧化物（ITO）晶体管的沟道厚度下降到1 nm和铁电Hf0.5Zr0.5O2作为栅极电介质。在沟道厚度为1 nm的亚微米栅长ITO晶体管上实现了0.243 A/mm的导通电流，而当沟道厚度增加到2 nm时，导通电流增加到高达1.06 A/mm。采用厚度为10 nm的凸起源极/漏极结构，有助于0.15 Ωmm的低接触电阻和1.1{ \times } × 10-7 Ω cm 2的低接触电阻率。具有凹陷沟道和铁电选通的ITO晶体管显示出优于2D半导体晶体管和其他薄膜晶体管的几个优点，包括大面积晶片尺寸纳米薄膜形成、低接触电阻和接触电阻率、原子薄沟道不受短沟道效应的影响、通过铁电选通对高载流子密度的大栅极调制、高质量栅极电介质和钝化形成，以及用于低功率后段工艺（BEOL）CMOS应用的大带隙。
2020-08-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Realization of ZnSe-based Field-Effect Transistors operating at Cryogenic Temperatures as a Platform for Future Spin-Qubit Applications
本研究利用阴影墙技术和原位Al欧姆接触实现了基于ZnSe的常关型场效应晶体管，在低温下表现出有效栅控和高迁移率，为未来自旋量子比特应用提供了平台。
2026-10-01 cond-mat.mtrl-sci
Contact-Barrier Free, High Mobility, Dual-Gated Junctionless Transistor Using Tellurium Nanowire
栅环纳米线晶体管由于其极强的静电控制和垂直集成能力，是一个非常有前途的候选人亚5纳米技术节点。特别地，由于避免了通过离子注入形成陡峭的源极/漏极结，无结纳米线晶体管是高度可缩放的，具有降低的可变性。在这里，我们展示了一个双栅无结纳米线\emph{p}型场效应晶体管使用碲纳米线作为沟道。由于纳米线的独特的螺旋晶体结构，加上悬挂键的自由，高品质的hBN栅极电介质的集成的悬挂键自由的表面，使我们能够实现在270 K的$570\,\mathrm{cm^{2}/V\cdot s}$的声子限制的场效应空穴迁移率，这是远远高于国家的最先进的应变硅空穴迁移率。通过降低温度，迁移率增加到$1390\,\mathrm{cm^{2}/V\cdot s}$，并且主要受到库仑散射的限制。\txc{The combination of an electron affinity of $\sim$4 eV and a small bandgap of tellurium provides zero Schottky barrier height for hole injection at the metal-contact interface}，其对于在高度缩放的晶体管中减小接触电阻是显著的。利用这些属性，再加上双栅极操作，我们实现了$216\,\mathrm{μA/μm}$的高驱动电流，同时保持超过$2\ti…
2021-02-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Unexpected Electron Transport Suppression in a Heterostructures Graphene MoS2 Multiple Field-Effect Transistor Architecture
我们展示了石墨烯-MoS 2架构集成多个场效应晶体管，我们独立地探测和关联的导电性能的范德华耦合石墨烯-MoS 2接触的MoS 2通道。器件的制造从高质量的单晶单层化学气相沉积生长和扫描拉曼和光致发光光谱的特点。将二硫化钼的跨导曲线与石墨烯接触条纹的电流-电压特性进行比较，揭示了对MoS 2曲线的n侧上的传输的显著抑制。基于从头算建模，该效应被理解为硫空位的捕获，这与直觉相反地取决于场效应，即使石墨烯接触层位于背栅和MoS 2沟道之间。
2022-01-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Low-energy electron-irradiation effect on transport properties of graphene field effect transistor
我们研究了低能量电子束照射到10 keV的石墨烯基场效应晶体管的影响。我们制造金属双层电极以接触$_2$上的单层和双层石墨烯薄片，获得比接触电阻率$ρ_c \simeq 19 kΩμm^2$和高达4000 cm $^2$ V $^{-1}$ s $^{-1}$的载流子迁移率。通过使用高掺杂的p-Si/SiO $_2$衬底作为背栅，我们分析了器件的输运特性以及对压力和电子轰击的依赖性。我们表明，低能量照射是有害的晶体管电流能力，导致接触电阻的增加和载流子迁移率的减少，即使在电子剂量低至30 $e^-/nm^2$。我们还表明，经过几次重复的电气测量后，被照射的设备恢复到原始状态。
2016-08-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Performance limits of graphene-ribbon-based field effect transistors
利用原子模型研究了基于单石墨烯带的场效应晶体管的性能。它示出了这种方案，与传统的基于碳纳米管的晶体管不同，降低了与金属电极的化学键合的细节的重要性，有利于碳基器件的一部分。在这里研究了各种收缩和金属带接触模型的最终性能极限。特别是，我们表明，即使是接触不良的金属，适当泰勒收缩可以给有前途的值的导通电导和亚阈值摆动。
2007-07-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Achieving Bright Organic Light Emitting Field Effect Transistors with Sustained Efficiency through Hybrid Contact Design
针对双层有机发光场效应晶体管电荷传输不平衡导致高亮度下效率滚降的问题，提出透明有机/无机混合接触设计，经数值模拟验证可在宽亮度、电流密度范围维持稳定外量子效率，为有机电子领域提供理想发光器件方案。
2023-06-13 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Towards High-Performance Two-Dimensional Black Phosphorus Optoelectronic Devices: the Role of Metal Contacts
研究了二维黑磷场效应晶体管和光电探测器的金属接触。在黑磷器件中，金属功函数可以显著影响金属-半导体接触处的肖特基势垒。较高的金属功函数导致p型晶体管中较大的输出空穴电流，而双极特性可以用较低的功函数金属观察到。通过接触工程，在黑磷上展示了具有创纪录的高光响应度（223 mA/W）的光电探测器。
2015-03-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
