Effect of edge roughness in graphene nanoribbon transistors
边缘不规则性和混合边缘形状的石墨烯纳米晶体管的特性的影响进行检查的非平衡格林函数形式主义的基础上的自洽原子模拟。由于带隙中引入的局域态，最小漏电流增大，而由于较小的量子传输和一般的自洽静电效应，导通电流减小。虽然导通电流和最小漏电流之间的比率减小，但即使在存在边缘粗糙度的情况下，晶体管仍然切换。然而，器件之间的变化可能很大，特别是对于短沟道长度。
2007-12-23 cond-mat.mes-hall
Dissipative Transport in Rough Edge Graphene Nanoribbon Tunnel Transistors
我们研究了石墨烯纳米管隧道场效应晶体管中的量子输运。与其他类似的结构的研究，我们已经包括耗散过程引起的非弹性电子-声子散射和边缘粗糙度在nanoriginals自洽内的非平衡输运模拟。我们的研究结果表明，耗散散射施加限制的最小关断电流和最小亚阈值摆幅，可以得到即使是长的沟道长度，直接源漏隧穿被抑制。在耗散散射的存在下，边缘粗糙度有点令人惊讶地显示出经典的行为，其中它主要降低了在该结构中可实现的最大导通电流。
2012-09-25 cond-mat.mes-hall
Single layer MoS2 nanoribbon field effect transistor
我们研究了具有欧姆接触的刻蚀单层二硫化钼纳米晶体管器件的场效应晶体管特性。我们采用SF6干法等离子体工艺来蚀刻二硫化钼纳米带，使用低蚀刻（RF）功率，可以很好地控制蚀刻速率。跨导测量揭示了使用全局背栅的3.5V/dec的陡峭的亚阈值斜率。此外，我们测量到38 uA/um的高电流密度，导致10^5量级的高开/关比。我们观察到随着源漏偏压的增加，迁移率高达50 cm^2/V.s。
2018-11-04 cond-mat.mes-hall
Non-Linear Temperature Dependence in Graphene Nanoribbon Tunneling Transistors
通常认为隧穿电流与温度无关。通过进行原子输运模拟，我们表明，相反，在石墨烯纳米晶体管（GNR）的带-带隧穿晶体管（TFET）的亚阈值隧穿电流应该表现出显着的和非线性的温度依赖性。此外，这种非线性的性质作为源极/漏极掺杂和垂直电场的函数而变化，这表明如果正确理解这种非线性，可以提供对隧穿现象的重要见解。最后，通过开发一种伪分析方法，我们预测这种温度依赖性不是GNR所独有的，而是任何带到带隧穿晶体管的一般行为，与沟道材料无关。
2009-09-29 cond-mat.mes-hall
Current-voltage characteristics of a graphene nanoribbon field-effect transistor
我们提出了一个分析器件模型的场效应晶体管的基础上的异质结构，其中包括一个阵列的纳米带之间的高导电基板（背栅）和控制源极-漏极电流的顶栅包覆。石墨烯纳米晶体管场效应晶体管（GNR-FET）的模型方程在弱非局域近似下包含泊松方程。使用这个模型，我们发现明确的解析公式的空间分布的电势沿沟道和GNR-FET的电流-电压特性（源极-漏极电流的依赖关系上的漏极电压，以及背栅和顶栅电压）为不同的几何参数的设备。结果表明，顶栅的缩短可以导致GNR-FET的电流-电压特性的实质性修改。
2008-01-10 cond-mat.mes-hall
Role of Phonon Scattering in Graphene Nanoribbon Transistors: Non-Equilibrium Green's Function Method with Real Space Approach
为了提高计算效率，模式空间方法在NEGF中被用来处理声子散射。在这里，我们在真实空间中进行更严格的量子输运模拟，以考虑带间散射。我们展示了通过改变沟道长度在石墨烯纳米晶体管中从弹道到耗散输运的无缝过渡。我们发现声学声子（AP）散射是占主导地位的散射机制内的相关范围内的电压偏置。光学声子散射仅在施加大的栅极电压时才是显著的。在一个较长的通道设备，AP散射的直流电流的贡献变得更加显着。
2011-04-08 cond-mat.mes-hall
Room Temperature All Semiconducting sub-10nm Graphene Nanoribbon Field-Effect Transistors
系统研究了亚10 nm宽石墨烯纳米晶体管场效应晶体管（GNRFFET）。所有亚10 nm GNR无一例外地提供了半导体FET，其Ion/Ioff比高达10^6，通态电流密度高达~ 2000 uA/um。我们估计载流子迁移率~ 200 cm 2/Vs和散射平均自由程~ 10 nm的亚10 nm GNRs。讨论了边缘、声子和缺陷的散射机制。亚10 nm的GNRFFET在通态电流密度和Ion/Ioff比方面与具有Pd接触的小直径（d<=~1.2nm）碳纳米管FET相当，但具有制造全半导体器件的优势。
2008-05-03 cond-mat.mes-hall
Diluted chirality dependence in edge rough graphene nanoribbon field-effect transistors
我们研究了各种结构非理想性对扶手椅边缘石墨烯纳米晶体管场效应晶体管（GNRFFET）性能的影响。我们的研究结果表明，边缘粗糙度稀释的手征依赖性往往预测的理论，但没有实验。相反，GNR可分为宽（半金属）与窄（半导体）条带，从而定义了宽-窄-宽全石墨烯器件和互连的构建块。小的带隙限制了漏极偏压，但牺牲了GNRFFET中的带间隧穿。我们概述了器件性能指标和非理想性之间的关系，如宽度调制，宽度位错和表面台阶，和非理想性参数，如粗糙度幅度和相关长度。
2009-05-12 cond-mat.mes-hall
Uniaxial Strain Effects on Graphene Nanoribbon Resonant Tunneling Transistors
采用最近邻紧束缚模型和非平衡格林函数方法，数值模拟了单轴应变对典型扶手椅型石墨烯-纳米石墨烯-hBN异质结器件的电流-电压特性的影响.模拟清楚地揭示了以下显着的依赖关系：（i）应变总是减少电流;（ii）在扶手椅方向施加的应变显着加宽了电流的主峰在一个更大的区域的偏置电压相比，非应变状态;（iii）电流下降更快时，应变施加在扶手椅，而不是锯齿形方向。
2019-01-04 cond-mat.mes-hall
Transport Properties of Graphene Nanoribbon Transistors on Transport Properties of Graphene Nanoribbon Transistors on Chemical-Vapor-Deposition Grown Wafer-Scale Graphene
石墨烯纳米晶体管（GNR）场效应晶体管（FET）的宽度低至12 nm，已经通过电子束光刻使用晶圆级化学气相沉积（CVD）工艺来形成石墨烯。GNR FET的漏极电流调制在300 K时约为10，在4 K时增加到近106。最小电流的强温度依赖性表明CVD生长的GNR-FET的带隙开放。通过微分电导法估计提取的带隙为约0.1 eV。这项工作突出了CVD生长的大面积石墨烯的发展，并展示了纳米晶体管中带隙的开放。
2012-04-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Graphene armchair nanoribbon single-electron transistors: The peculiar influence of end states
我们提出了一个相互作用的石墨烯扶手椅型纳米量子点的微观理论。长程相互作用过程是造成库仑阻塞和自旋-电荷分离的原因。短程的，从底层的蜂窝状晶格的石墨烯，涂抹自旋-电荷分离和诱导之间的交换相关性散装电子-离域的带-和单电子本地化在两端。结果，出现了体自旋不再是守恒量的纠缠端体态。纠缠的特征是在一个完全对称的设置中由于量子禁戒跃迁而发生的负微分电导效应。
2009-10-26 cond-mat.mes-hall
Negative Differential Resistance and Steep Switching in Chevron Graphene Nanoribbon Field Effect Transistors
基于非平衡格林函数理论的弹道量子输运计算表明，由人字形石墨烯纳米带（CGNR）制成的场效应晶体管器件在室温下可以表现出峰谷比超过4800的负微分电阻，以及6 mV/decade的陡斜率开关，子阈值摆幅超过五个数量级，导通电流为88 $μ$ A/$μ$ m.这是通过这些带的超晶格状结构实现的，这些带具有大的周期性单位晶胞，其具有不同有效带隙的区域，导致导带边缘上方的态密度中的能带和带隙。在我们提出的设备中使用的CGNR带先前已经制造了自下而上的化学合成技术，并可以被纳入一个实验上可实现的结构。
2017-03-17 cond-mat.mes-hall
Multilayer Graphene Nanoribbon and Carbon Nanotube based Floating Gate Transistor for Nonvolatile Flash Memory
浮栅晶体管是非易失性闪存的基本组成部分，非易失性闪存是现代微纳电子应用中使用最广泛的存储器件之一。最近，人们对引入使用石墨烯纳米技术的新一代存储器器件的兴趣激增。本文提出了一种基于多层石墨烯纳米管和碳纳米管的浮栅晶体管的设计。在所提出的FGT中，石墨烯纳米颗粒（GNR）的多层结构将用作场效应晶体管（FET）的沟道，并且CNT层将用作浮栅。分析了浮栅中的电荷积累机制及其对所施加的端电压的依赖关系。基于我们的分析，我们已经观察到，与传统的基于硅的浮栅器件相比，所提出的基于石墨烯的浮栅晶体管可以在降低的电压下操作。我们已经提出了详细的分析的操作和编程和擦除过程中提出的FGT，编程和擦除电流密度的依赖性对不同的参数，缩放的控制和隧穿氧化物的厚度的影响。这些分析是基于器件的电容模型进行的。
2015-08-11 cond-mat.mes-hall
Multilayer Layer Graphene Nanoribbon Flash Memory: Analysis of Programming and Erasing Operation
基于浮栅晶体管的闪存是现代微电子应用中应用最广泛的存储技术。我们最近提出了一个新的概念，多层石墨烯纳米管（MLGNR）和碳纳米管（CNT）为基础的浮栅晶体管的设计，为未来的纳米级闪存技术。在本文中，我们分析了隧道电流机制，在提出的石墨烯-CNT浮栅晶体管。我们预计，提出的浮栅晶体管将采用福勒-诺德海姆（FN）隧穿在其编程和擦除操作。在本文中，我们研究了隧穿电流的机制和影响隧穿电流的因素，以及浮栅晶体管的行为。分析表明，FN隧穿是由控制栅引起的高场以及控制氧化层和隧道氧化层厚度的强函数。
2015-08-11 cond-mat.mes-hall
Graphene Nanoribbon Field-Effect Transistors on Wafer-Scale Epitaxial Graphene on SiC substrates
我们报告了在大面积外延石墨烯上实现的~10 nm宽的顶栅石墨烯纳米晶体管场效应晶体管（GNRFFET），其具有~0.14 eV的带隙开口。与先前观察到的GNRs的无序输运和严重的边缘粗糙度效应相反，这里给出的实验结果清楚地表明，在精心制作的GNRFEFET中的输运机制在室温下是常规的带输运，在低温下是带间隧穿。整个空间的温度，尺寸和几何形状依赖的传输特性和静电的GNRFESTs的解释由传统的电子发射和隧穿电流模型。我们结合实验和建模工作证明，精心制作的窄GNRs的行为作为传统的半导体，仍然是电子开关器件的潜在候选人。
2013-10-25 cond-mat.mes-hall
Quantum-interference-controlled three-terminal molecular transistors based on a single ring-shaped-molecule connected to graphene nanoribbon electrodes
我们研究了全碳氢分子晶体管，其中锯齿形石墨烯纳米带扮演着连接到环形18-轮烯分子的三个金属电极的角色。使用非平衡格林函数形式主义结合密度泛函理论，最近扩展到多终端设备，我们表明，拟议的纳米结构呈现指数小传输时，源极和漏极连接在一个配置，确保相消干涉的电子路径周围的环。第三个电极，作为一个附加的无限阻抗电压探针或作为一个“空气桥”的顶栅覆盖一半的分子环，引入移相，使晶体管进入“开”状态，其传输在后一种情况下接近一个单一的传导通道设备的最大极限。通过后一种器件的电流也可以通过施加栅极电压来控制在远离平衡状态。
2010-12-01 cond-mat.mes-hall
Scalability of Atomic-Thin-Body (ATB) Transistors Based on Graphene Nanoribbons
本文给出了原子薄体场效应晶体管静电势的一般解。从解析模型中提取有效静电缩放长度λeff，其不能像传统的SOI-MOSFET那样由最低阶本征模近似。提出了依赖于几何参数的缩放长度的经验公式。研究表明，即使对于厚的SiO2背氧化层，也可以通过更薄的顶部氧化层厚度（并且在一定程度上使用高k电介质）有效地提高λeff。然后，该模型应用于自洽模拟石墨烯纳米晶体管（GNR）肖特基势垒场效应晶体管（SB-FET）在弹道极限。在GNR SB-FET的情况下，对于大的λeff，缩放受到传统静电短沟道效应（SCE）的限制。另一方面，对于小的λeff，缩放受到直接源极到漏极隧穿的限制。在GNR SB-FET中，低于100 mV/dec的亚阈值摆幅在低于10 nm的栅极长度下仍然是可能的。
2010-04-30 cond-mat.mes-hall
High current density electrical breakdown of TiS3 nanoribbon-based field-effect transistors
基于层状材料的纳米结构晶体管的高场传输特性不仅从器件物理学的角度来看是重要的，而且对于下一代电子学中的可能应用也是重要的。随着层状材料作为传统硅技术替代品的前景越来越好，我们在这里研究了层状材料三硫化钛（TiS 3）的高电流密度特性。我们观察到高击穿电流密度高达1.7 10^6 A/cm^2的TiS 3纳米带为基础的场效应晶体管，其中最高的半导体纳米材料。调查负责电流击穿的机制，我们进行了体TiS 3的热重分析，并与密度泛函理论（DFT）和动力学蒙特卡罗计算的结果进行比较。我们得出结论，氧化的TiS 3和随后的解吸硫原子起着重要的作用，在环境条件下的材料的电击穿。我们的研究结果表明，TiS 3是一种有吸引力的高功率应用材料，并提供洞察的热和缺陷激活机制负责在纳米结构的设备中的电击穿。
2017-04-18 cond-mat.mes-hall
Quantized Conductance and Field-Effect Topological Quantum Transistor in Silicene Nanoribbons
硅烯是一种量子自旋霍尔绝缘体，在外加电场（如电场、光辐射和反铁磁序）的作用下，硅烯会发生拓扑相变。我们研究了硅烯纳米带的电子和输运性质的基础上的Landauer形式。我们建议通过测量态密度和电导来确定拓扑相变。电导是量子化的，当系统转换到不同的相位时，电导的值会发生变化。我们表明，硅烯纳米粒子附近的零能量作为场效应晶体管。该晶体管是鲁棒的，但它利用了最小的量化电导，因为零能量的边缘状态的拓扑保护。我们的发现为未来的拓扑量子器件开辟了一条新的途径。
2013-03-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
MoS2 Nanoribbon Transistors: Transition from Depletion-mode to Enhancement-mode by Channel Width Trimming
研究了背栅MoS2金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）沟道宽度从2 μm到60 nm的缩放。我们发现，沟道电导与沟道宽度呈线性关系，这表明宽度低至60 nm的MoS 2纳米带（由等离子体干蚀刻定义）没有明显的边缘损伤。然而，这些晶体管在小于200 nm的窄沟道宽度下显示出强的正阈值电压（VT）偏移。我们的研究结果还表明，具有较薄的沟道厚度的晶体管具有较大的VT偏移与宽度缩放。在6 nm厚的MoS2晶体上制作的器件经历了从耗尽模式到增强模式的转变。
2012-06-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effect of Edge Roughness on Electronic Transport in Graphene Nanoribbon Channel Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistors
报道了量子力学模拟结果，研究了石墨烯纳米晶金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）中边缘无序对输运的影响。边缘无序的添加显著降低了导通状态电流并增加了截止状态电流，并且在器件之间引入了广泛的可变性。这些效果会随着色带宽度的增加和边缘的平滑而减小。然而，带隙随着宽度的增加而减小，从而增加了带间隧穿介导的亚阈值漏电流，即使是完美的纳米带。这些结果表明，如果在制造过程中没有原子级精确的边缘控制，通过使用石墨烯来实现MOSFET性能增益将是困难的。
2007-12-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Physical Study by Surface Characterizations of Sarin Sensor on the Basis of Chemically Functionalized Silicon Nanoribbon Field Effect Transistor
采用Kelvin探针力显微镜（KPFM）和ToF-SIMS对基于化学功能化硅纳米晶体管场效应晶体管（SiNR-FET）的有机磷气体探测器进行了表面表征，并与器件的电流-电压特性变化进行了关联。FET上的KPFM测量允许（i）研究极化器件的接触电势差（CPD）分布作为栅极电压和暴露于OP迹线的函数，以及（ii）分析与表面上的移动离子的存在相关的CPD滞后。由于侧电容效应，KPFM在硅纳米颗粒上测量的CPD被校正，以确定真实的定量表面电位。与宏观开尔文探针（KP）实验在较大的表面进行了比较。这两种方法在数量上是一致的。在OP传感器移植后观察到CPD值的重要增加（在+399 mV和+302 mV之间），对应于功函数的降低，并且测量到暴露于OP后的较弱变化（在-14 mV和-61 mV之间）。通过ToF-SIMS的分子成像揭示SiNR-FET暴露后OP的存在。OP分子基本上位于Si-NR上，证实了OP传感器的有效性和选择性。一个原型暴露于沙林蒸汽，并成功地检测到低蒸汽浓度（40 ppm）。
2016-05-20 cond-mat.mes-hall
Room-Temperature High On/Off Ratio in Suspended Graphene Nanoribbon Field Effect Transistors
我们已经制造了悬浮几层（1-3层）石墨烯纳米管场效应晶体管从解压缩多壁碳纳米管。电输运测量表明，电流退火有效地去除了悬浮的石墨烯纳米带上的杂质，揭示了石墨烯的固有双极传输特性。进一步增加退火电流在带中产生窄的收缩，导致形成大的带隙和随后的高开/关比（其可以超过104）。这种制造的器件是热稳定和机械稳定的：重复的热循环对它们的电性能几乎没有影响。该工作首次表明，通过控制电流退火可以在相对宽的石墨烯纳米晶（15 nm ~50 nm）中实现室温下的双极场效应特性和高开/关比。
2011-04-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Projected Performance Advantage of Multilayer Graphene Nanoribbon as Transistor Channel Material
评估了多层石墨烯纳米管（GNR）场效应晶体管（FET）的性能极限，并与单层GNR FET和碳纳米管（CNT）FET进行了比较。结果表明，与薄的高k栅极绝缘体和减少层间耦合，多层GNR FET可以显着优于其CNT对应物具有类似的栅极和带隙方面的弹道导通电流。在存在光学声子散射的情况下，其在石墨烯衍生的纳米结构中具有短的平均自由程，多层GNRFET的优点甚至更加显著。模拟结果表明，具有非公度非AB堆叠和弱层间耦合的多层GNR是高性能GNR FET的最佳候选者。
2009-12-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Effects of phonon confinement on electron transport in Si nanowire and armchair-edge graphene nanoribbon transistors: A dissipative quantum-transport study
本文通过耗散量子输运模拟，研究了声子边界条件对硅纳米线和石墨烯纳米带晶体管电子输运的影响，发现声子限域对硅纳米线影响更大，且不同边界条件会显著改变迁移率与开态电流。
2025-03-07 cond-mat.mes-hall
Controlled quantum dot formation in atomically engineered graphene nanoribbons field-effect transistors
石墨烯纳米带（GNRs）已经引起了全世界研究人员的强烈兴趣，因为它们构成了一类新兴的量子设计材料。在电子应用中开发它们的主要挑战包括可靠的接触，由于它们的小尺寸（$<$ 50 nm）而变得复杂，以及在器件集成时保持它们的物理特性。在这个实验和理论相结合的研究中，我们报告的量子点（QD）的原子精度GNRs集成在一个设备的几何行为。该器件由转移到石墨烯电极上的对准的5原子宽GNRs（5-AGNRs）的膜组成，具有亚5 nm的纳米间隙。我们证明了窄带隙5-AGNR在室温下表现出类似金属的行为，导致在低偏压下的线性IV曲线和在低于150 K的温度下的单电子晶体管行为。通过在13 K下进行分子水平的光谱学，我们获得了200-300 meV范围内的附加能量。DFT计算预测可比的附加能量，并揭示存在两个电子状态的带隙内的无限长的5-AGNRs时占。通过证明器件集成后5-AGNRs电子特性的保留，如传输光谱所示，我们的研究在实现更奇特的基于GNR的纳米电子器件方面迈出了关键的一步。
2019-12-23 cond-mat.mes-hall
Scaling and Statistics of Bottom-Up Synthesized Armchair Graphene Nanoribbon Transistors
自下而上组装的纳米材料和纳米结构允许研究丰富和前所未有的量子相关和介观输运现象。然而，当它们被制成宏观器件时，很难量化从先进显微镜获得的几何或结构参数与测量的电特性之间的相关性。在这里，我们提出了一种策略，通过Monte Carlo器件模型连接纳米材料的形态和器件性能，并将其应用于了解自下而上合成的扶手椅型石墨烯纳米晶体管（GNR）晶体管的缩放趋势。开发了一种新的沟道长度为7 nm的GNR晶体管纳米工艺。通过实验数据与模型的比较，系统地研究了GNR空间分布和器件几何结构对器件性能的影响。通过这项研究，挑战和机遇的晶体管技术的基础上自下而上的合成GNR的精确定位，铺平了道路，GNR器件性能的进一步改善，为未来的晶体管技术节点。
2022-01-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrahigh photoresponse of few-layer TiS3 nanoribbon transistors
在这里，我们隔离薄的TiS 3带，一个分层的直接带隙半导体（1.1 eV，非常适合整个可见光谱的检测），到目前为止几乎未被探索。我们制作场效电晶体并研究其电性及光电性质。测量的FET特性显示迁移率高达2.6 cm^2/Vs，开/关比高达10^4。在光照下，TiS 3 NR-FET呈现出2910 A/W的快速光响应和~4 ms的快速上升/下降时间。此外，我们测量截止频率（f3 dB）高达1000 Hz。TiS 3纳米晶体管在可见光谱范围内的灵敏度和快速的时间响应的强大组合使其成为迄今为止最好的纳米级光电探测器之一。
2014-06-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Breaking the width-scaling limit in high-performance atomically thin 2D nanoribbon transistors
Department of Microtechnology and Nanoscience, Chalmers University of Technology（查尔姆斯理工大学微技术和纳米科学系）
本文通过超缩放的二维半导体纳米带晶体管（窄至15 nm）打破了宽度缩放限制，实现了电流密度增强（单层达230%，双层达170%），并保持了高开关比和稳定性。
2026-06-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Scaling Nanoribbon Transistors with Monolayer Transition Metal Dichalcogenides
Stanford University（斯坦福大学）；Chalmers University of Technology（查尔姆斯理工大学）；HORIBA Scientific（堀场科学）
通过多图案化工艺制备基于单层过渡金属二硫族化物的n型和p型纳米带晶体管，实现25-30 nm的沟道宽度和长度，在1 V漏源电压下达到高达560、420和130 μA μm⁻¹的导通电流，性能远超此前报道。
2026-06-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Mode space approach for tight-binding transport simulations in graphene nanoribbon field-effect transistors including phonon scattering
在本文中，我们提出了一个模式空间方法的原子非平衡格林函数模拟扶手椅型石墨烯纳米管场效应晶体管，包括电子-声子散射。参考传统和隧道FET结构，我们表明，在一个平滑的静电势的理想情况下，模式可以在不同组中去耦，而不会有任何损失的准确性。因此，由于电子-声子相互作用的子带间散射被适当地考虑，而整体模拟时间相对于真实空间大大提高，对于1.5 nm宽的设备具有40的加速因子。该因子随着器件宽度的平方而增加。我们还讨论了两种常用的散射自能近似的精度：忽略非对角项的模式空间表达式和忽略厄米部分的延迟自能。虽然后者在大多数偏置条件下是可接受的近似值，但当器件处于关断状态时，前者有些不准确，并且光学声子散射在通过带到带隧穿确定电流时至关重要。最后，我们表明，在无序势的存在下，耦合模式空间的方法是必要的，但结果仍然是准确的实空间的解决方案相比。
2013-04-10 cond-mat.mes-hall
Scaling of Two-Dimensional Semiconductor Nanoribbons for High-Performance Electronics
Purdue University（普渡大学）；National University of Singapore（新加坡国立大学）；Nexstrom Pte. Ltd.（Nexstrom私人有限公司）；Dankook University（丹阳大学）
本研究通过单层MoS2纳米带实现超小尺度晶体管，提升通态电流和亚阈值斜率，扩展至WS2和WSe2，为未来高性能电子器件提供新路径。
2026-01-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Improved Performance of Tunneling FET Based on Hetero Graphene Nanoribbons
提出了一种基于扶手椅型石墨烯纳米带的异质结隧穿场效应晶体管，并采用基于三维实空间非平衡格林函数的弹道量子输运模拟方法对其进行了研究。通过使用低带隙纳米带作为源极/漏极材料，异质结构显示出更好的性能，包括与同质结构相比更高的导通电流、更低的截止电流和改善的陡峭亚阈值摆动。器件性能与源漏掺杂浓度有很大关系。高掺杂密度导致源极中的密度态减少，并降低器件性能。
2013-12-12 cond-mat.mes-hall
A steep-slope MoS2-nanoribbon MOSFET based on an intrinsic cold-contact effect
我们提出了一种陡斜率的二硫化钼纳米晶场效应晶体管，利用窄能量导带本质上过滤出的电子能量分布的电子尾。通过原子自洽量子模拟，研究了器件的工作原理和性能与设计参数的关系。我们的研究结果表明，该器件可以提供高的离子/IOFF比，与电子应用兼容，尽管偏置在0.1 V左右的超低电压。
2020-02-17 cond-mat.mes-hall
Charge transport mechanism in networks of armchair graphene nanoribbons
在石墨烯纳米带（GNR）中，载流子的横向限制打开了带隙，这是实现新型石墨烯基电子器件的关键特征。GNRs的成功合成引发了实现基于单带的场效应晶体管（FET）的努力。尽管取得了很大进展，但可靠和可重复的单带FET制造仍然是一个挑战，阻碍了电荷传输的应用和理解。在这里，我们提出了基于纳米带网络的扶手椅GNR-FET的可重复制造，并使用9个原子宽，特别是具有前所未有的导电性的5个原子宽GNRs分析电荷传输机制。我们表明，形成可靠的欧姆接触和产量的功能FET接近统一的GNRs层压在电极上。在网络中的载流子运输的建模表明，这个过程是由核隧穿介导的带间跳跃，跳跃长度与GNRs的物理长度相当。此外，我们证明了核隧穿是一个一般的电荷传输特性的GNR网络，通过使用两个不同的GNR。通过网络克服低产率单带晶体管的挑战并确定相应的电荷传输机制，使基于GNR的电子器件处于一个新的视角。
2018-06-04 cond-mat.mes-hall
Pocket doping method on Improving the Performance of Graphene Nanoribbons Tunneling FET
采用基于三维实空间非平衡格林函数的弹道量子输运方法，对扶手椅型石墨烯纳米带隧穿场效应晶体管进行了研究。通过在源极附近引入口袋掺杂区，GNRs TFET的性能得到了改善，与传统的隧道FET相比，GNRs TFET具有更大的导通电流和更陡的亚阈值摆幅。研究还发现，口袋区域引入了两个有趣的功能。通过增加袋长度，可以有效地抑制双极性。此外，由于谐振，在负栅极电压下存在负跨导。
2013-12-12 cond-mat.mes-hall
High magnetoresistance in graphene nanoribbon heterojunction
我们在由金属（M）和半导体（SC）型扶手椅-石墨烯-纳米颗粒（aGNR）组成的石墨烯异质结构中显示了大的磁阻（MR）效应。在异质结构中，由于波函数的正交性，在零磁场下，SC-aGNR和M-aGNR的第一子带上的传输被禁止。一个有限的磁场引入了量子霍尔效应，它扭曲了波函数。因此，在异质结上发生有限的传输，产生大的MR效应。我们研究了这种MR对温度和电子能量的依赖关系。最后，我们设计了一个磁场效应晶体管，它产生的MR接近100%（85%），在低（室温）温度。
2012-10-24 cond-mat.mes-hall
MoRe Electrodes with 10-nm Nanogaps for Electrical Contact to Atomically Precise Graphene Nanoribbons
本文使用超导合金MoRe和Pd与9原子宽扶手椅型石墨烯纳米带建立电接触，开发PMMA辅助转移技术并制备了10 nm间隙的针状电极，在基于GNR-MoRe的晶体管中观测到热激活的栅极可调电导。
2023-06-28 cond-mat.mes-hall
Performance Comparison of Graphene Nanoribbon FETs with Schottky Contacts and Doped Reservoirs
我们提出了一个原子的3D模拟研究的石墨烯纳米管（GNR）肖特基势垒（SB）FET和晶体管与掺杂的水库（MOSFET）的非平衡格林函数（NEGF）形式主义的泊松方程和薛定谔方程的自洽解决方案。理想的MOSFET在数字和THz应用中表现出略好的电气性能。非理想性对器件性能的影响进行了研究，考虑到存在的单空位，边缘粗糙度和电离杂质沿通道。一般来说，MOSFET比SBFET表现出更稳健的特性。边缘粗糙度和单空位缺陷在很大程度上影响这两种器件类型的性能。
2008-07-10 cond-mat.mes-hall
Short-Channel Field Effect Transistors with 9-Atom and 13-Atom wide Graphene Nanoribbons
自下而上合成GNR和GNR异质结构具有用于高性能场效应晶体管（FET）和超低功率器件（诸如隧穿FET）的有前途的电子性质。然而，这些GNR的短长度和宽带隙已经阻止了具有期望性能和开关行为的器件的制造。在这里，通过用薄的高k栅极电介质和9原子宽（0.95 nm）的扶手椅型GNR作为沟道材料制造短沟道（Lch ~20 nm）器件，我们展示了室温下具有高导通电流（在Vd = -1 V时Ion >1 uA）和高Ion/Ioff ~10^5的FET。我们发现，这些设备的性能是有限的隧道通过肖特基势垒（SB）的接触，我们观察到的势垒的透明度增加，通过增加附近的接触栅场。因此，我们的研究结果表明，成功地制造高性能的短沟道FET与自下而上合成扶手椅GNRs。
2017-01-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Current Status of Graphene Transistors
本文综述了石墨烯晶体管作为硅CMOS技术的潜在补充的现状。石墨烯制造和计量方法的简短概述之后是宏观石墨烯场效应晶体管（FET）的介绍。的能量带隙的情况下示出的逻辑应用程序导致严重的缺点。在石墨烯FET中设计带隙的可能性包括石墨烯纳米带（GNRs）中的量子限制以及双层和多层石墨烯中的电或衬底诱导的不对称性。石墨烯FET显示出对模拟射频应用感兴趣。最后，石墨烯晶体管中的新型开关机制进行了简要介绍，可能会导致未来的存储设备。
2009-11-24 cond-mat.mes-hall
From low-bias mobility to high-bias current saturation: fundamental trade-offs in graphene based transistors
我们描述了在石墨烯晶体管中设计迁移率、电流饱和度和开-关比的基本权衡。令人惊讶的是，权衡产生的高能量能带结构的渐近约束和独立的散射过程。这将石墨衍生物（块状单层石墨烯、单轴应变石墨烯纳米带、碳纳米管和双层石墨烯）置于相同的3参数迁移率-带隙-散射长度（μ - Egap -λ）图上，接近于其他半导体。除了这种低偏置折衷之外，高偏置电流还具有潜在饱和机制的特征，其通过声子散射或打开带隙的状态密度的Γ点抑制而产生。
2010-05-03 cond-mat.mes-hall
Impact of Electrostatic Doping Level on the Dissipative Transport in Graphene Nanoribbons Tunnel Field-Effect Transistors
采用量子微扰理论（QPT）和扩展最低阶展开（XLOE）方法研究了静电掺杂对扶手椅型GNR-TFET耗散输运的影响。结果表明，GNR-TFET的源极和漏极侧的掺杂水平对声子对载流子输运过程的贡献有显着的影响。不同于在其他类似的研究中，声子被认为有一个恒定的不利影响的ION/IOFF比和亚阈值摆动（SS）的TFET器件由于声子吸收辅助隧穿，我们表明，通过适当的工程的掺杂水平的源极和漏极，声子吸收辅助隧穿可以有效地抑制。我们还表明，随着温度的升高，器件的开关性能恶化的弹道和耗散输运制度，并存在一个依赖于温度的临界掺杂水平，该设备具有最佳的开关行为。
2019-06-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Wafer scale growth and characterization of edge specific graphene nanoribbons
在场效应晶体管中使用石墨烯的方法之一是通过量子限制效应引入带隙[1]。这就是为什么宽度小于50 nm的窄石墨烯纳米带（GNR）被认为是未来石墨烯电子产品的重要组成部分。使用可缩放光刻法在SiC（0001）台面结构的侧壁上生长石墨烯显示出产生具有优异传输特性的高质量GNR [2-7]。这种外延石墨烯纳米带在基础科学中非常重要，但如果GNR应该用于先进的纳米电子学，则应该在大（晶片）规模上生产高质量的薄（<50 nm）纳米带。在这里，我们提出了一种技术，可扩展的模板生长的高品质GNR的Si面的SiC（0001），并提供详细的结构信息以及输运性质。我们成功地沿[1-100]和[11-20]两个晶向生长GNR。通过高分辨率STM、暗场LEEM和传输测量的综合表征证实了生长的纳米带的质量。
2018-09-26 cond-mat.mes-hall
Electronic and Transport Property of Phosphorene Nanoribbon
结合密度泛函理论和非平衡格林函数，研究了单层黑磷纳米带的电子性质和输运性质。首先，我们研究了PNR的带隙以及带宽和外加横向电场对带隙的调制。我们的计算表明，PNR中存在巨大的斯塔克效应，它可以在低偏压下打开半导体PNR的输运通道，诱导绝缘体-金属-转变。接下来，我们通过计算电流密度和局域电子传输路径来研究PNR中的传输通道。与石墨烯和MoS_2纳米带相比，低偏压下的载流子输运通道主要位于扶手椅型和锯齿型PNR的内部，并且不受少量边缘缺陷的影响。最后，基于巨电场调谐效应，提出了一种具有10^3高开关比的PNR基双栅双极晶体管器件。
2015-07-28 cond-mat.mes-hall
Nanoelectronic devices based on twisted graphene nanoribbons
我们认为，扭曲的石墨烯纳米带受到横向电场可以作为各种纳米电子器件，如可调隧道二极管的电流-电压特性控制的横向场。使用密度泛函紧束缚方法来解决由扭转引起的机械应变的影响，我们表明，电子输运性质几乎不受应变在相关情况下，并提出了一个简化的紧束缚模型，给出了可靠的结果。横向电场沿纳米晶产生周期性静电势，导致超晶格状能带能带结构的形成，并产生不同的显著的电子性质。我们证明，如果纳米晶体管的几何形状和工作点被适当地选择，该系统可以作为场效应晶体管或具有非线性电流-电压特性的设备，表现出一个或多个区域的负微分电阻。后者打开了应用的可能性，如纳米级放大器，发电机和具有多个逻辑状态的新一类设备的有源元件。
2018-12-13 cond-mat.mes-hall
Simulation of hydrogenated graphene Field-Effect Transistors through a multiscale approach
在这项工作中，我们提出了基于最近制造的100%氢化石墨烯（所谓的graphane）和理论上预测的半氢化石墨烯（即graphone）的场效应晶体管的性能分析。该方法是基于准确的计算的能带通过GW近似，随后拟合与三个最近邻（3 NN）sp3紧束缚哈密顿量，并最终用于计算弹道输运在基于功能化石墨烯的晶体管。由于大的能隙，所提出的器件具有由一维石墨烯纳米颗粒FET提供的许多优点，例如大的Ion和Ion/Ioff比、降低的带间隧穿，而没有在电路集成的禁止性光刻和图案化要求方面的相应缺点。
2010-04-03 cond-mat.mes-hall
Electrically Tunable Quasi-Flat Bands, Conductance and Field Effect Transistor in Phosphorene
磷烯是近年来分离得到的一种蜂窝状结构的黑磷。基于紧束缚模型研究了磷烯纳米带的电学性质。一个突出的特点是存在准平坦的边缘带完全脱离散装带。我们探索的准平坦带的出现的机制解析和数值从已知的石墨烯的蜂窝晶格的连续变形的平坦带。准平坦带可以通过施加垂直于带方向的面内电场来控制。电导在临界电场以上被切断，其充当场效应晶体管。临界电场与纳米尺度的宽度成反比。这一结果将为基于磷烯的纳米电子学铺平道路。
2014-04-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Multilayer graphene nanoribbon under vertical electric field
研究了垂直电场对多层扶手椅型石墨烯纳米结构（aGNR）电子性质的影响。在电场作用下，双层aGNR的能带结构发生了有趣的变化，如电子速度、电子有效质量的符号、带隙、带隙在动量空间中的位置等的变化。根据aGNR的宽度和所施加的电场，aGNR的带隙可以增加或减小。当所施加的电场高于临界值时，双层aGNR的带隙与双层石墨烯的带隙相同，而与宽度无关。我们还表明，对于半导体多层aGNR与两个以上的层，带隙随电场的增加而减小，导致在一个半导体金属过渡。这可以用于增强基于石墨烯的晶体管器件的性能。
2011-07-26 cond-mat.mes-hall
Scaling Behaviors of Graphene Nanoribbon FETs: A Three Dimensional Quantum Simulation Study
采用原子基组非平衡格林函数输运方程和三维泊松方程自洽求解，研究了石墨烯纳米管（GNR）肖特基势垒场效应晶体管（SBFET）的标度行为.扶手椅边缘GNR通道与锯齿形CNT具有相似之处，但在横向方向上具有不同的几何形状和量子限制边界条件。结果表明，由于GNR的带隙与其宽度近似成反比，其I-V特性是双极性的，并且强烈依赖于GNR的宽度，这与最近的实验结果一致。多栅极几何结构提高了对短沟道效应的抗扰度，但在导通电流和导通电阻方面，它提供的改善比Si MOSFET要小。减少氧化物厚度对于改善晶体管性能比使用高k栅极绝缘体更有用。当沟道长度小于10 nm时，观察到最小漏电流的显著增加，因为小的有效质量促进了强的源漏隧穿。因此，GNRFET并不能保证扩展Si MOSFET的最终缩放极限。然而，GNR SBFET的固有开关速度比Si MOSFET快几倍，这可能导致有前途的高速电子应用，其中GNR SBFET的大泄漏较少受到关注。
2007-05-27 cond-mat.mes-hall
Symmetric n-and p-Type Sub-5-nm 1D Graphene Nanoribbon Transistors for Homogeneous CMOS Applications
针对超短栅长下n型与p型石墨烯纳米带晶体管不对称阻碍CMOS集成的问题，通过从头算量子输运模拟发现亚5nm栅长的7 AGNR FET性能优异、n/p型对称性好，有望推动后硅CMOS电子器件发展。
2024-08-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Edge proximity-induced magnetoresistance and spin polarization in ferromagnetic gated bilayer graphene nanoribbon
利用Landauer方法研究了具有锯齿形边缘的Normal/Ferromagnetic/Normal双层石墨烯纳米管结的自旋相关相干输运.在更现实的设置中，交换场由沉积在带边缘上的两个铁磁绝缘体条引起，而垂直的电场由顶部门控电极施加。结果表明，对于反平行结构，带隙打开，导致半导体行为，而对于平行结构，能带结构没有带隙。因此，通过改变感应磁化的排列可以实现巨磁阻。在平行配置上施加垂直电场，导致自旋场效应晶体管，其中在狄拉克点周围发生完全自旋极化。为了将我们的结果与单层石墨烯的结果进行比较，我们证明了反射对称性以及宇称守恒在具有锯齿形边缘的双层石墨烯纳米带中失败。
2014-01-09 cond-mat.mes-hall
Influence of edge magnetization and electric fields on zigzag silicene, germanene and stanene nanoribbons
利用多轨道紧束缚模型，研究了在库仑相互作用和垂直电场作用下，锯齿形硅烯、锗烯和锡烯纳米带（分别为ZSiNRs、ZGeNRs和SnNRs）的边缘态.由于多轨道效应，所得到的边缘态具有非线性能量色散，并且纳米带在边缘处显示出感生磁化。由于这种非线性色散，ZSiNR、ZGeNR和ZGeNNR可能无法在场效应晶体管中提供优异的性能，如已经从单轨道紧束缚模型计算中提出的那样。我们提出了一个有效的低能量模型，描述了ZSiNRs，ZGeNRs，和ZGeNRs的边缘状态。我们表明，边缘状态的ZGeNR和ZGeNNR显示反交叉的带与相反的自旋，即使只有面外的边缘磁化存在。通过施加电场来调节边缘态的自旋极化的能力指出了未来制造硅烯、锗烯和锡烯纳米带作为自旋电子器件的机会。
2018-10-01 cond-mat.mes-hall
Generation of fully spin-polarized currents in three-terminal graphene-based transistors
我们提出了三端自旋器件与石墨烯纳米带（终端）和石墨烯片（通道），以产生一个高度自旋极化的电流没有外部磁场或铁磁电极。平均场近似下的Hubbard排斥作用起着将源极端处的非极化电流分离为漏极端处的自旋极化电流的主要作用。它示出，通过调制的漏极电压之一，完全自旋极化电流可以产生在另一个漏极端子。此外，沟道的几何形状和边缘原子的布置对三端结中的自旋电流的效率具有显著影响，所述三端结可用于生成基于石墨烯的自旋晶体管。
2015-10-17 cond-mat.mes-hall
