A Ferroelectric Semiconductor Field-Effect Transistor
铁电场效应晶体管采用铁电材料作为栅极绝缘体，其极化状态可以使用器件的沟道电导来检测。因此，这些器件具有在非易失性存储器技术中使用的潜力，但是具有短的保持时间，这限制了它们的更广泛的应用。本文报道了一种铁电半导体场效应晶体管，它采用二维铁电半导体硒化铟（α-In_2Se_3）作为沟道材料。选择α-In 2Se 3是因为它具有合适的带隙、室温铁电性、将铁电性保持到几个原子层的能力以及大面积生长的潜力。为了保护和提高晶体管的性能，提出了一种基于原子层沉积氧化铝（Al 2 O3）的钝化方法。采用厚度为15 nm的氧化铪（HfO 2）作为缩小的栅极介质，所得到的器件具有高性能、大存储窗口、超过108的高开/关比、862 μA μm-1的最大导通电流和低电源电压。
2020-01-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Nonequilibrium quasiparticles and $2e$ periodicity in single-Cooper-pair transistors
我们制作了单库珀对晶体管，其中的超导能隙能量的空间分布由氧掺杂控制。该分布显著地影响晶体管的开关电流\textit{vs.}栅极电压曲线，将其周期从$1e$改变为$2e$。一个基于铅中非平衡准粒子的模型解释了我们的结果，包括令人惊讶的观察，即使是具有干净的$2e$周期的设备也会被少量的准粒子“毒害”。
2003-08-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Sub-60 mV/decade switching in a metal-insulator-metal-insulator-semiconductor transistor without ferroelectric component
负电容场效应晶体管（NC-FET）作为陡斜率器件的有希望的候选者引起了广泛的兴趣，并且具有各种器件结构和材料系统的NC-FET中已经证明了低于60 mV/十倍的开关。然而，在这些实验中观察到的陡坡开关的详细机制正在激烈的争论中。在这里，我们表明，子60 mV/十倍开关可以观察到在WS 2晶体管的金属-绝缘体-金属-绝缘体-半导体（MIMIS）结构-没有任何铁电元件。这种结构类似于具有内部栅极的NC-FET，除了铁电层被漏电介质层代替。通过使用RC网络模型的设备表征过程中的充电动态模拟，我们表明，在我们的“无铁电”晶体管中观察到的陡斜率开关可以归因于内部栅极电压响应所选择的不同的栅极电压扫描速率。我们进一步表明，一个恒定的栅极电压扫描速率也可以导致瞬态子60 mV/十年开关的MIMIS结构与电压相关的内部栅极电容。我们的研究结果表明，仅观察到低于60 mV/十倍的开关并不足以证明真正的陡斜率开关器件的成功，实验人员需要严格评估他们的测量设置，以避免测量相关的伪影。
2020-12-01 cond-mat.mes-hall
High-Mobility Few-Layer Graphene Field Effect Transistors Fabricated on Epitaxial Ferroelectric Gate Oxides
用Pb（Zr0.2Ti0.8）O3（PZT）单晶外延层代替SiO2衬底后，少层石墨烯（FLG）场效应晶体管的载流子迁移率μ提高了10倍。在FLG的纯电子区，当n = 2.4x10^12/cm^2时，μ在300 K时达到7x10^4 cm^2/Vs，是由纵向声学（LA）声子设定的本征极限的70%;在低温时增加到1.4x10^5 cm^2/Vs。随温度变化的电阻率ρ（T）揭示了LA声子散射的清晰特征，产生变形势D = 7.8+/-0.5 eV。
2008-10-24 cond-mat.mes-hall
High-Mobility Few-Layer Graphene Field Effect Transistors Fabricated on Epitaxial Ferroelectric Gate Oxides (Supplementary Information)
arXiv的补充信息：0810.4466：1。Pb（Zr_0.2Ti_0.8）O_3（PZT）薄膜的表征2.石墨烯剥离前的衬底制备。3. FLG的能带结构。4. PZT的介电常数测量。5. rho（V_g）和R_H（V_g）符合谱带重叠区。6.石墨烯中纵向声学声子的形变势。7. SiO_2栅FLG的电阻率和霍尔测量
2008-10-29 cond-mat.mes-hall
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
Unusual Resistance Hysteresis in n-Layer Graphene Field Effect Transistors Fabricated on Ferroelectric Pb(Zr_0.2Ti_0.8)O_3
我们在外延铁电Pb（Zr_0.2Ti_0.8）O_3（PZT）薄膜上制备了n层石墨烯场效应晶体管。在低栅极电压下，PZT表现为高k电介质，k高达100。一个不寻常的电阻滞后发生在门扫描在高电压，其方向相反的预期从PZT的极化切换。亚稳态的弛豫是热激活的，在300 K下具有50-110 meV的激活势垒和6小时的时间常数。我们将其起源归因于吸附在石墨烯-PZT界面处的水分子的缓慢解离/重组动力学。这种鲁棒的滞后可以潜在地用于构造石墨烯-铁电混合存储器器件。
2010-07-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Anomalous domain periodicity observed in ferroelectric PbTiO3 nanodots with 180o stripe domains
PbTiO 3基纳米点和纳米管由于其在非易失性存储器和多功能器件中的潜在应用而受到广泛关注。关于铁电薄膜中180 °条纹畴的尺寸效应，已有大量关于厚度依赖的畴周期性的报道。所有这些研究表明，根据经典的Landau-Lifshitz-Kittel（LLK）标度定律，180 °条纹畴的畴周期性与膜厚度（d）成比例，直到约2nm的厚度。然而，在PbTiO 3纳米点的情况下，我们获得了一个非常惊人的相关性，即对于小于某个临界值dc（~35 nm）的厚度，畴宽度甚至随着纳米点厚度的减小而增加，这令人惊讶地表明LLK标度律指数为负值。直流电的理论考虑的基础上，我们属性的非铁电表面层的存在下，除了铁电纳米点的有限的横向尺寸效应，这种异常的域周期性。
2013-01-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Moire-Engineered Ferroelectric Transistors for Nearly Trap-free, Low-Power and Non-Volatile 2D Electronics
Indian Institute of Science（印度科学研究所）；National Institute for Materials Science（国立材料研究所）；National Institute of Technology, Agartala（阿加塔拉国立技术学院）
通过莫尔工程铁电晶体管实现低功耗、非易失性二维电子功能，利用原子级清洁界面和超快铁电切换。
2025-12-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Light Polarization Sensitive Transistor Action in the van der Waals ferroelectric 4H-SnS2
Morgan State University（摩根州立大学）
本研究证实4H-SnS2存在室温铁电性，基于其构建的三端晶体管展现偏振调控特性，确立该材料为偏振驱动电子与光电子技术的潜在体系。
2026-08-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
The Critical Role of Charge Balance on the Memory Characteristics of Ferroelectric Field-Effect Transistors
具有铁电氧化铪（FE HfO 2）作为栅极绝缘体的铁电场效应晶体管（Fe-FET）作为用于三维（3D）NAND存储器应用的有前途的器件候选者被广泛地探索。FE HfO 2具有超过10年的长保持时间、超过1012次循环的高耐久性、亚ns极化切换的高速以及10-30 μC/cm 2的高剩余极化。然而，已知Fe-FET的性能比FE HfO 2电容器差得多，这一点尚未完全了解。在这项工作中，我们开发了一个全面的Fe-FET模型的基础上的电荷平衡框架。研究了M/FE/DE/S（Metal/Ferroelectric/Dielectric/Semiconductor）栅叠层铁电场效应晶体（Fe-FET）中电荷平衡的作用以及漏电流辅助开关机制对存储特性的影响。结果表明，FE/DE界面和DE层是决定Fe-FET记忆特性的关键，而FE层则是决定记忆特性的关键，该模型可以很好地解释实验Fe-FET，成功地解释了FE电容器和Fe-FET之间的差异。
2021-05-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Logic Compatible High-Performance Ferroelectric Transistor Memory
在铁电栅极堆叠和硅沟道之间具有低k界面层（IL）的硅铁电场效应晶体管（FeFET）由于早期IL击穿以及界面处的电荷俘获和去俘获而遭受高写入电压、有限的写入耐久性和大的写入后读取延迟。我们展示了低电压，高速存储器操作与高写耐久性使用IL自由后端线（BEOL）兼容的FeFET。通过将5 nm厚的Hf0.5Zr0.5O2栅堆叠与非晶氧化铟钨（IWO）半导体沟道集成，在<400 ℃的热预算下制备了沟道长度为28 nm、宽度为126 nm的无离子注入FeFET。我们报告了1.2V存储器窗口和10^5的读取电流窗口用于编程和擦除，20 ns的写入延迟与+/-2V写入脉冲，写入后读取延迟<200 ns，写入耐久周期超过5x10^10和2位/单元编程能力。阵列级分析表明，无IL BEOL FeFET是逻辑兼容高性能片上缓冲存储器和内存计算加速器的多位权重单元的有希望的候选者。
2021-05-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Low-voltage Ferroelectric Field-Effect Transistors with Ultrathin Aluminum Scandium Nitride and 2D channels
该研究在超薄AlScN铁电薄膜上制备MoS2单层沟道FeFET，通过减薄铁电层将栅极电压降至3V以下，并系统分析厚度、制备方法和环境对磁滞行为的影响，为低功耗CMOS兼容存储计算器件提供优化路径。
2025-04-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
A Thermodynamic Perspective of Negative-capacitance Field-effect-transistors
铁电场效应晶体管（FeFET）的操作的物理现象在一个统一的模拟框架内处理。该框架结合了Landau平均场处理的自由能的铁电体和极化动力学根据Landau-Khalatnikov（LK）方程。这些方程与一维金属氧化物半导体（MOS）结构的静电和漂移扩散的解决方案，在半导体沟道中的电流自洽解决。数值模拟表明，取决于铁电体（FE）的厚度，两个制度的滞后切换（相关的非易失性存储器）和较高的导通电流和陡峭的亚阈值斜率（SS）与一个可以忽略不计的滞后（相关的逻辑）通过负电容效应。
2017-06-17 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Detangling Extrinsic and Intrinsic Hysteresis for Detecting Dynamic Switch of Electric Dipoles using Graphene Field-Effect Transistors on Ferroelectric Gates
在Pb0.92La0.08Zr0.52Ti0.48 O3栅极GFET/PLZT上的石墨烯场效应晶体管上观察到源极-漏极电流对背栅电压ID-VBG特性从非本征极性分子主导滞后到由铁电薄膜固有的缺氧表面层诱导的反滞后的转变。在真空退火过程中开发的栅极，以系统地去除吸附在GFET沟道表面上的极性分子。这允许GFET/PLZT栅极器件上的非本征和本征磁滞的解缠，以及使用GFET的电偶极子的动态开关的检测，利用它们在铁电栅极上的高选通效率。电荷捕获和钉扎机制的模型，提出了成功地解释过渡。分别响应于正极性、负极性以及交替极性的脉冲VBG串，源极-漏极电流ID变化是瞬时的，其中响应幅度遵循由DC VBG测量的ID-VBG回路，考虑到当栅极电场超过PLZT的矫顽场时给定VBG脉冲之后的剩余极化。在室温下的检测灵敏度约为212偶极/μ m ~ 2，表明GFET/铁电栅器件为电偶极动态开关的非制冷检测提供了一种有前途的高灵敏度方案。
2015-05-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Analytic model for the surface potential and drain current in negative capacitance field-effect transistors
2008年，Salahuddin和Datta提出，工作在负电容区的铁电材料可以作为MOS结构中表面电位的升压转换器，为实现更陡亚阈值特性（S<60 mV/decade）的晶体管开辟了新的途径。在这封信中，一个全面的物理为基础的表面电位和漏极电流模型的负电容场效应晶体管的报告。该模型的目的是评估这种晶体管的潜力，为低功耗开关应用。此外，它提供了一个模型核心的存储器设备依赖于铁电栅绝缘体的滞后行为。
2010-03-31 cond-mat.mes-hall
Could the negative capacitance effect be used in field-effect transistors with a ferroelectric gate?
本文分析了由SiO_2和弱铁电HfO_2构成栅绝缘层的金属氧化物-铁电场效应晶体管（MOSFET）的电势、电场、极化和电荷分布以及微分电容。当HfO_2层的厚度接近尺寸诱导铁电-顺电相变的临界厚度时，有可能获得准稳态的负电容C_（HfO_2）<0。准稳态负电容是铁电体的一种非常缓慢变化的瞬态，对应于整个系统的正电容，因此它的出现并不违反任何热力学原理。栅极绝缘层的准稳态负电容C_ins的实现可以打开将MOSFET亚阈值摆幅降低到临界值以下以及将栅极电压降低到基本玻尔兹曼极限以下的主要可能性。然而，我们没有找到在准稳态下C_ins为负的参数，因此，负的C_（HfO_2）不能使亚阈值摆幅降低到基本极限以下。然而，随着C_（HfO_2）<0，C_ins的增加可以减小摆幅，减少器件在工作循环中的发热，从而有助于进一步改善MOSFET的性能。
2022-08-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Post-CMOS Compatible Aluminum Scandium Nitride/2D Channel Ferroelectric Field-Effect-Transistor
在1963年，Moll和Tarui提出半导体的场效应电导可以通过铁电（FE）材料的反向极化来控制，以创建铁电场效应晶体管（FE-FET）。然而，生产实用、紧凑的FE-FET的后续努力受到低保持力和与互补金属氧化物半导体（CMOS）工艺集成不兼容的困扰。这些困难导致了基于捕获电荷的存储器设备（也称为浮栅或闪存）的发展，并且这些现在是主流的非易失性存储器（NVM）技术。在过去的二十年里，氧化物铁电材料的进步使铁电领域重新焕发活力，并使铁电随机存取存储器（FE-RAM）成为商业现实。尽管取得了这些进展，但由于工艺挑战，基于锆钛酸铅（PZT）的商业FE-RAM在130 nm处停滞不前。350 ℃）。该温度与CMOS后端工艺兼容。在这里，我们提出了一个FE-FET器件的AlScN FE电介质层集成的范德华二维（2D）半导体，MoS 2的沟道层。我们的器件显示开/关比约为10^6，同时具有0.3 V/nm的归一化存储窗口。这些器件还表现出稳定的双态存储器保持时间长达10^4秒。我们的模拟和实验结果表明，AlScN和2D半导体的组合几乎是理想的低功耗FE-FET存储器。这些结果展示了嵌入式内存和内存计算的新方法，甚至可能导致有效的神经形态计算架构。
2020-10-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
The Ferroelectric Superconducting Field Effect Transistor
本研究在1开尔文以下低温工作的Fe-JoFET中发现铁电性，其基于InAsOI平台制造且用HfO₂作栅极绝缘体，表现出滞后现象，可作为低温超导存储单元且具温度容错性，为混合超导-半导体系统研究及应用提供新方向。
2025-07-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Impact of the domain structure in ferroelectric substrate on graphene conductance (authors' review)
综述了近年来铁电衬底电畴结构对石墨烯电导影响的理论研究。考虑到石墨烯自由表面上的吸附偶极子层和其界面上的局域态，对基于铁电体上石墨烯的场效应晶体管中的磁滞记忆效应进行了解析描述.分析了最近发展的铁电衬底上石墨烯通道中pn结导电性理论的各个方面，该通道由180度铁电畴结构产生，并考虑了从弹道到扩散的不同电流制度的情况。在这样的系统中的尺寸效应的影响和使用的结果，用于改善与石墨烯沟道的场效应晶体管的特性的可能性，非易失性铁电存储器单元与随机访问，传感器，以及用于小型化的各种设备的功能纳米电子进行了讨论。
2018-03-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Wafer-scale graphene/ferroelectric hybrid devices for low-voltage electronics
在功能基底上制备石墨烯及其衍生物可能为探索石墨烯的内在电子性质和新功能提供巨大的机会。然而，由于剥离和相关转移方法的样品产率非常低，替代SiO $_{2}$的努力受到很大阻碍。在这里，我们报告了一个新的路线，探索新的石墨烯物理和功能，通过转移大规模的化学气相沉积单层和双层石墨烯功能基板。使用铁电体Pb（Zr $_{0.3}$ Ti $_{0.7}$）O $_{3}$（PZT），我们展示了在$\pm1$ V内的石墨烯场效应晶体管的超低电压操作，其中最大掺杂超过$10^{13}\,\mathrm{cm^{-2}}$并且开关比大于10倍。在极化PZT之后，石墨烯场效应晶体管的开关的特征在于显著的电阻滞后，适用于超快非易失性电子器件。
2011-01-07 cond-mat.mes-hall
Graphene separation and stretching induced by piezoelectric effect of ferroelectric domains: impact on the conductance of graphene channel
铁电衬底上石墨烯的pn结已被广泛研究，但铁电畴壁（FDW）衬底的压电效应对石墨烯特性的影响尚未被考虑。由于压电效应，具有相反自发极化的铁电畴条根据施加到衬底上的电压的极性而伸长或收缩。我们表明，交替压电位移的铁电畴表面可以导致交替拉伸和分离的石墨烯区域之间的步骤伸长和收缩域。在FDW中由压电效应引起的石墨烯分离可以引起不寻常的效果。特别地，场效应晶体管中的石墨烯沟道的电导本质上增加，因为拉伸部分中的电子在声学声子上散射。同时，石墨烯电导由铁电自发极化决定，并且在FDW存在下变化很大。所揭示的石墨烯电导控制的压电机制对于下一代基于石墨烯的场效应晶体管、调制器、电换能器和压阻元件是有希望的。此外，我们的研究结果提出了基于压电效应的铁电衬底中的悬浮石墨烯制造方法，该方法不需要任何额外的工艺过程。
2017-09-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
MoS$_{2}$/Al$_{0.68}$Sc$_{0.32}$N negative capacitance field-effect transistors
本研究报道了基于AlScN铁电材料的MoS$_{2}$负电容场效应晶体管，通过引入满足电容匹配条件的非铁电介电层最小化迟滞，并在大面积单层MoS$_{2}$阵列中实现了低于热离子极限的亚阈值摆幅和极小的阈值电压变化。
2023-07-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Understanding polarization vs. charge dynamics effects in ferroelectric-carbon nanotube devices
为了优化多功能碳纳米管-铁电器件的性能，有必要了解极化和电荷动力学对其性能的影响。直接比较铁电Pb（Zr0.2Ti0.8）O3和介电SrTiO 3场效应晶体管，我们表明，这两种效应强烈竞争，瞬态电荷动力学最初掩盖高达40%的铁电场效应。因此，对于应用来说，关键是最大限度地提高铁电膜的质量和与碳纳米管的界面，以充分利用可切换的极化。
2013-06-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Thermopower of a superconducting single-electron transistor
我们提出了一个线性响应理论的热电势的单电子晶体管组成的超导岛弱耦合到两个正常的导电引线（NSN SET）。热电势的振荡与电导的振荡具有相同的周期性，并且对超导能隙的大小相当敏感。特别是，以前研究的锯齿状形状的热电势的正常传导的单电子设备的定性改变，即使是小的间隙能量。
2005-03-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Steep-slope Hysteresis-free Negative Capacitance MoS2 Transistors
所谓的玻尔兹曼暴政定义了金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）的亚阈值斜率（SS）在室温下为60 mV/dec的基本电子极限，因此，排除了电源电压和总功耗的降低。将铁电负电容器添加到MOSFET的栅极堆叠可以提供绕过该基本势垒的有希望的解决方案。与此同时，二维（2D）半导体，例如原子级薄的过渡金属二硫属化物（TMD），由于其介电常数低，并且易于集成在无结晶体管拓扑结构中，从而增强了对沟道的静电控制。在这里，我们结合这两个优点，并首次展示了二硫化钼（MoS 2）的2D陡斜率晶体管与铁电铪锆氧化物层（HZO）的栅极电介质叠层。该器件具有良好的导通和截止特性，最大漏电流为510 μA/μm，亚阈值斜率为100 μA/μm，基本上无漏电流。在室温下观察到负微分电阻（NDR）的负电容场效应晶体管（NC-FET）由于负漏诱导势垒降低（DIBL）的负电容的结果。高导通电流引起的自热效应也被观察和研究。
2018-01-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Crossover from quantum correlation to hot-carrier transport in scattering-tolerant 2D transistors
本文在铁电衬底上构建单层过渡金属二硫族化合物晶体管，利用介电屏蔽和面内栅控实现从低温量子关联到高温热载流子输运的转变，获得约4800 cm^2/Vs的创纪录室温迁移率和0.5 mA/μm开态电流，为探测介观有序和提升二维晶体管性能提供了统一方法。
2025-11-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Remote Surface Optical Phonon Scattering in Ferroelectric Ba$_{0.6}$Sr$_{0.4}$TiO$_{3}$ Gated Graphene
本文通过制备Ba$_{0.6}$Sr$_{0.4}$TiO$_{3}$铁电栅控石墨烯晶体管，研究了远程表面光学声子散射对载流子迁移率的影响，揭示了室温迁移率极限由35.8 meV的RSO声子模式主导。
2022-09-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Coulomb blockade-like transport and enhanced memory in organic transistors embedded with sub-nm Pt nanoparticles for neuromorphic computing
Department of Physics and Astronomy, University of Missouri（密苏里大学物理与天文学系）；MU Materials Science and Engineering Institute, University of Missouri（密苏里大学材料科学与工程研究所）；Department of Electrical Engineering and Computer Science, University of Missouri（密苏里大学电气与计算机工程系）
本研究开发嵌入亚纳米PtNPs的有机晶体管，利用类库 block 输运实现大存储窗口，兼具长短时程可塑性，为神经形态计算中STP的实现提供新路径。
2026-08-21 cond-mat.mes-hall
Sub-Thermionic Switching in a Negative-Capacitance Bandgap-Change Field-Effect Transistor
Indian Institute of Technology Bombay（印度理工学院孟买分校）；Monash University（蒙纳士大学）
本文提出负电容带隙变化场效应晶体管（NC-BCFET），利用铁电栅极放大电场以打开双层石墨烯带隙，实现15 mV/dec亚阈值摆幅，低于玻尔兹曼极限四倍，并压缩开关窗口37倍。
2026-09-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Parity effect in superconducting aluminum single electron transistors with spatial gap profile controlled by film thickness
提出了一种新的抑制Al库仑阻塞器件中准粒子中毒的方法。该方法基于沿器件产生适当的能隙分布。与先前使用的技术相比，能隙由膜厚度控制。我们的运输测量证实，准粒子中毒被抑制和明确的2 $e$周期性观察只有当岛是比引线薄得多。这一结果与现有的模型一致，并提供了一种简单的方法来抑制准粒子中毒。
2006-05-08 cond-mat.mes-hall
Revised theoretical limit of subthreshold swing in field-effect transistors
这封信报告了MOSFET亚阈值摆幅的温度依赖性极限，该极限在深低温下偏离玻尔兹曼极限。在低于临界温度时，导出的极限饱和到与温度无关且与带尾的程度成比例的值。由于在不同类型的MOSFET中普遍观察到饱和（无论尺寸或半导体材料如何），因此带尾归因于半导体体积中晶格的有限周期性，并且在较小程度上归因于额外的晶格扰动，例如缺陷或无序。
2019-12-04 cond-mat.mes-hall
Orthogonal electric control of the out-of-plane field-effect in two-dimensional ferroelectric alpha-In2Se3
调整晶体固体的电特性是材料科学和电子学的核心。通过外部电压产生电场效应是一种干净、连续和系统的方法。在这里，利用范德华力（vdW）铁电体alpha-In 2Se 3中独特的电偶极锁定，我们报告了一种建立电门控效应的新方法，其中面外方向的静电掺杂是由诱导和控制的。面内电压。利用垂直垂直vdW异质结的α-In_2Se_3和MoS_2，我们验证了一种具有显著和保持的开/关比的共面电压栅共面场效应晶体管（CP-FET）。我们的研究结果表明，前所未有的电控制的铁电性，这铺平了道路，将二维（2D）铁电集成到新的纳米电子器件具有广泛的应用。
2020-05-11 cond-mat.mes-hall
Nonvolatile spin field effect transistor based on VSi2N4/Sc2CO2 multiferroic heterostructure
本文通过第一性原理计算提出基于VSi2N4/Sc2CO2多铁异质结的非易失性自旋场效应晶体管，利用铁电极化反转实现半金属到半导体的转变，并在0.02 V偏压下获得约650%的开关电流比，为低能耗非易失性FET器件提供了新路径。
2024-04-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Reconfigurable Multifunctional van der Waals Ferroelectric Devices and Logic Circuits
本研究提出基于二维范德华异质结的可重构铁电场效应晶体管（Re-FeFET），通过双分裂栅调控同质结能带实现p/n/双极性模式切换，并构建了多功能存内逻辑电路，相比CMOS大幅减少晶体管数量，为存内计算提供高能效方案。
2023-10-23 cond-mat.mes-hall
Switchable moiré potentials in ferroelectric WTe2/WSe2 superlattices
莫尔材料，具有原子长度尺度的许多倍的超晶格周期性，使得研究具有前所未有的可调谐性的强电子相关性和能带拓扑成为可能。然而，到目前为止，还没有实现可以允许超晶格效应的按需切换的莫尔电位的非易失性控制。在这里，我们证明了相关和莫尔带绝缘状态的开关和相关的非线性异常霍尔效应的铁电效应。这是实现在一个铁电WTe 2双层的Td结构与一个中心矩形莫尔超晶格的H结构的WSe 2单层界面诱导。结果可以理解为两个WTe 2单层之间的极化相关电荷转移，这两个单层具有非常不同的莫尔电位深度;铁电开关因此打开/关闭超晶格。我们的研究表明，通过将固有的波纹破坏顺序，创造新的功能莫尔材料的潜力。
2022-09-13 cond-mat.mes-hall
Emergent inhomogeneity and non-locality in a graphene field-effect transistor on a near-parallel moire superlattice of transition metal dichalcogenides
本文研究了3R堆叠扭曲双层WSe2上双栅极石墨烯场效应晶体管的电输运，发现界面铁电性引发的电荷非均匀性与非局域边缘输运，为twistronic应用提供了新器件架构。
2024-05-28 cond-mat.mes-hall
Proposal for a Negative Capacitance Topological Quantum Field-Effect Transistor
本文提出一种利用负电容和铁电材料实现低开关电压的拓扑量子场效应晶体管方案，并讨论了其实现中的材料挑战。
2022-01-14 cond-mat.mes-hall
Finite size effects of hysteretic dynamics in multi-layer graphene on ferroelectric
采用自洽连续介质方法，分析了有限尺寸效应对铁电体上多层石墨烯存储空间电荷的非线性动力学行为和石墨烯沟道电阻率的影响.揭示的尺寸效应的特点是由多层石墨烯，铁电薄膜和它们之间的介电层的厚度之间的关系。电荷和电阻滞后回线的出现及其通用性源于交变电场中极化反转动力学的相互作用及其不完全屏蔽，其特征主要由电介质层厚度决定。我们进一步研究了空间非均匀铁电畴结构对石墨烯层电导率的影响，并预测了在铁电体中从多畴态到单畴态的转变下，石墨烯层电导率的急剧增加。这些有趣的效应可以为石墨烯基传感器开辟新的可能性，并探索石墨烯场效应晶体管与铁电门控的物理机制。
2014-12-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Polarization-controlled modulation doping of a ferroelectric from first principles
在铁电场效应晶体管（FeFET）中，通常假设铁电栅极起纯静电作用。最近已经表明，在某些情况下，这可以被称为“有源FeFET”，铁电体中的电子状态有助于器件电导作为调制掺杂效应的结果，其中载流子从沟道转移到界面附近的铁电体层中。在这里，我们报告的第一性原理计算和模型分析，以阐明这一机制的各个方面，并提供指导材料的选择和界面终止优化开关比，使用钛酸钡/n-SrTiO 3和PbTiO 3/n-SrTiO 3的原型系统。结果表明，调制掺杂是实质性的，在这两种情况下，和扩展的静电模型在以前的工作中开发的转移电荷分布提供了一个很好的描述。该模型可以用来建议额外的材料异质结构的有源FeFET的设计。
2017-10-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrasensitive and broadband MoS2 photodetector driven by ferroelectrics
基于二维材料的光电探测器引起了人们越来越大的兴趣。然而，即使在高栅极电压下，灵敏度仍然不令人满意。在这里，我们展示了一个二硫化钼光电探测器与聚（偏氟乙烯-三氟乙烯）铁电层在传统的场效应晶体管中的氧化物层的地方。光电探测器的暗电流被铁电极化强烈抑制。在635 nm波长下，在零栅偏压下，获得了高探测率（2.21012Jones）和高光响应率（2570 A W）的探测器。最引人注目的是，通过铁电极化产生的超高静电场可以调节少层MoS 2的带隙。利用这一特性，光电探测器的光响应波长扩展到近红外（0.85- 1.55 m）。铁电-光电子混合结构是实现高性能二维电子光电子器件的有效途径。
2015-07-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Proposal for a Datta-Das transistor in the quantum Hall regime
我们提出了一种共振自旋场效应晶体管，用于在具有Rashba自旋轨道相互作用的整数量子霍尔效应中的手性自旋分辨边缘态。它采用了一个周期性阵列的电压控制的顶栅，局部调制Rashba自旋轨道相互作用。当阵列的周期性与两个手征态的波矢差的倒数相匹配时，可以实现强的共振自旋场效应。单独接触边缘状态的公知技术使得有可能选择性地填充和读出边缘状态，从而允许全自旋读出。自旋场效应的共振性质和边缘态的绝热特性保证了相对于无序的高度鲁棒性。我们的设备代表了量子霍尔版本的全电Datta-Das自旋场效应晶体管。
2012-05-17 cond-mat.mes-hall quant-ph
Hysteresis of Electronic Transport in Graphene Transistors
石墨烯场效应晶体管通常包括位于SiO2表面上的石墨烯薄片。依赖于栅极电压的电导示出了依赖于栅极扫描速率/范围的滞后。它示出在这里，晶体管表现出两种不同类型的滞后在其电特性。电荷转移引起最小电导的栅极电压的正向偏移，而电容选通可以引起电导相对于栅极电压的负向偏移。正滞后现象随着石墨烯片层数的增加而衰减。氦气氛中的自加热显著地去除了吸附物并减少了正滞后。我们还观察到石墨烯器件在低温下的负滞后。研究还发现，石墨烯上/下的冰层具有比水层强得多的偶极矩。电解质栅极中的移动离子和铁电栅极中的极性切换也可能导致石墨烯晶体管中的负滞后。这些发现提高了我们对石墨烯对其周围环境的电响应的理解。石墨烯对环境的独特敏感性及其相关现象值得在非易失性存储器、静电检测和化学驱动应用方面进行进一步研究。
2011-01-18 cond-mat.mes-hall
Tunable Two-Dimensional Electron Gas at the Interfaces of Ferroelectric Potassium Tantalate Niobates
该研究在非晶LAO/铁电钽铌酸钾界面构建可调2DEG，实现低温下具有滞后与非易失电场调制的金属导电态。
2025-08-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Thermal Conductance of a metallic dot Single-Electron Transistor
量子点是研究纳米尺度下热传递基本原理的理想系统，也是很有前途的纳米级热机和热器件。在这里，我们报告我们的理论模型的金属点单电子晶体管（md-SET）的热导最近的实验上的低T热导的验证。通过与实验结果的比较，强调了模型的物理解释和特征值，并将模型应用于md-SET热开关的性能评价。计算的电荷电导G、热导\k{appa}和\k{appa} /GT的比值与实测值完全一致。实验结果证实了理论预测的经典区域库仑振荡的周期性、G和\k{appa}的低温极值和高温极限。计算的md-SET的电导呈现在从低T到高T的通用曲线中。它示出的md-SET可以有效地操作作为一个热开关的温度，Ec是充电能量的点。
2018-06-05 cond-mat.mes-hall
$β$-Ga$_2$O$_3$ Nano-membrane Negative Capacitance Field-effect Transistor with Steep Subthreshold Slope for Wide Bandgap Logic Applications
采用铁电铪锆氧化物作为栅介质叠层，实现了陡斜率$β$ $_2$ O $_3$纳米膜负电容场效应晶体管（NC-FET）。亚阈值斜率小于60 mV/dec，在室温下获得的正向和反向栅极电压扫描与最小值为34.3 mV/dec在反向栅极电压扫描和53.1 mV/dec在正向栅极电压扫描在$V_{DS}$ =0.5 V。增强模式的操作与阈值电压约0.4 V是通过调整的$β$ -Ga $_2$ O $_3$膜的厚度。获得小于0.1 V的低滞后。陡斜率、低滞后和增强模式的$β$ O $_3$ NC-FET是未来宽禁带CMOS逻辑应用的nFET候选者。
2017-11-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Sliding ferroelectric memories and synapses
本研究利用菱方堆叠双层二硫化钼二维滑动铁电半导体，制备出性能优异的刚性及柔性非易失性滑动铁电存储器，并验证了其突触可塑性与图像识别能力，为类脑计算等新兴应用提供了新方案。
2024-01-29 cond-mat.mes-hall
Electrical switching of a moiré ferroelectric superconductor
本文在对齐BN的MATBG中发现与超导和关联绝缘态共存的铁电性，并通过栅压或位移场实现超导、金属及关联绝缘态间的可重复双稳态电切换。
2022-05-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Temperature behavior of graphene conductance induced by piezoelectric effect in ferroelectric substrate
铁电结构上的石墨烯可以是用于先进场效应晶体管、调制器和电换能器的有前途的候选物，最近，我们已经证明，铁电畴表面的交替压电位移可以导致石墨烯区域在台阶处的交替拉伸和分离，石墨烯通道的电导在室温下可以显著增加，这是因为拉伸段的电子散射到声学声子上，石墨烯电导控制的压电机制需要系统研究环境条件对其表现的影响.本文详细研究了在具有畴条纹的铁电衬底中，压电效应引起的石墨烯电导变化的温度行为，揭示了控制石墨烯电导的可能性（对于PZT铁电基板，最多可改变100次）在给定栅压和沟道长度的情况下，通过将环境温度从较低的值调节到临界温度，通过在给定的温度和沟道长度下将栅极电压从0调节到临界值，控制石墨烯电导变化高达一百倍。所获得的结果可以为石墨烯在宽温度范围内工作的压阻存储器中的铁电应用开辟道路。
2018-04-09 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Superconducting cavity probes sliding ferroelectricity in small-angle twisted WSe$_2$
Tata Institute of Fundamental Research（塔塔基础研究所）；Université Grenoble Alpes, CNRS, Grenoble INP, Institut Néel（格勒诺布尔阿尔卑斯大学、法国国家科学研究中心、格勒诺布尔理工学院、内耳研究所）；Indian Institute of Science（印度科学学院）；National Institute for Materials Science（日本国立材料研究所）
通过将小角度平行堆叠的WSe$_2$嵌入超导共面波导腔，测量其高频交流响应，观察到电容和品质因数的迟滞行为，证实了滑动铁电性并揭示了畴壁运动引起的弛豫效应。
2026-06-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
A single-phase epitaxially grown ferroelectric perovskite nitride
本研究报道了单相铁电氮化物钙钛矿CeTaN3在氧化物和半导体上的外延生长，证实其极性对称与可翻转铁电畴，剩余极化约20 μC/cm²，为铁电氮化物器件应用奠定基础。
2025-04-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Non-Volatile Control of Valley Polarized Emission in 2D WSe2-AlScN Heterostructures
本研究通过WSe2-AlScN铁电场效应晶体管，实现了谷极化的高效调谐与非易失性控制，在80 K下获得约27%的最大极化，为谷电子学器件提供了新设计思路。
2023-11-14 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Domain Wall Enabled Steep Slope Switching in MoS$_2$ Transistors Towards Hysteresis-Free Operation
基于铁电的负电容（NC）晶体管的器件概念为实现能够优于传统半导体技术的节能逻辑应用提供了一条有前途的路线，而可行的操作机制仍然是争论的中心话题。在这项工作中，我们报告了陡峭的斜率开关的MOS $_2$晶体管背栅由单层多晶PbZr $_{0.35}$ Ti $_{0.65}$ O $_3$。该器件表现出电流开/关比高达8 $\times$ 10 $^6$内的超低栅电压窗口$V_g$ = $\pm$ 0.5 V和亚阈值摆幅（SS）低至9.7 mV的十进$^{-1}$在室温下，超越60 mV的十进$^{-1}$玻尔兹曼限制，而不涉及额外的介电层。理论模型揭示了在使NC模式，这是由SS和畴壁密度之间的关系证实的畴壁内的亚稳极性态的主导作用。我们的研究结果揭示了一种用于NC操作的无毛刺机制，为开发低功耗2D纳米电子器件提供了一种简单而有效的材料策略。
2022-12-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
The electrical transport of intrinsic two-dimensional ferroelectric metal PtBi2
Inner Mongolia University（内蒙古大学）；China Three Gorges University（三峡大学）
该研究探究本征二维铁电金属PtBi2的电输运特性，发现其高居里温度、可观电荷-自旋转换效率，设计出可实现非易失性阻态切换的铁电金属场效应晶体管，为相关器件设计提供见解。
2026-08-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
