Flicker Noise in Bilayer Graphene Transistors
本文介绍了双层石墨烯晶体管低频噪声的实验研究结果.背栅器件采用电子束光刻和蒸发工艺制作.所制造的晶体管的电荷中性点约为10 V。在10 - 100 Hz以上的频率处的噪声谱是1/f型的，在1 kHz的频率处的谱密度为10 E-23 - 10 E-22 A2/Hz的量级。在低于10 - 100 Hz的频率处偏离1/f谱表明噪声是由于缺陷俘获载流子而引起的载流子数波动的根源。为此类器械提取了10 E-4的Hooge参数。噪声谱密度的栅极依赖性表明，噪声主要由器件沟道的非门控部分和接触的贡献。所得结果对石墨烯的电子应用具有重要意义。
2008-12-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
1/f noise as a probe for investigating band structure in graphene
单层石墨烯的显著特征是线性色散能带，其在多层石墨烯的情况下变为抛物线。除了量子霍尔效应之外，这种区别在电子输运中很难捕捉到。石墨烯的载流子迁移率已被仔细研究，但许多平行散射机制往往掩盖了其对能带结构的敏感性。石墨烯中的闪烁噪声明显取决于其屏蔽局部电势波动的能力。在这里，我们表明，闪烁噪声是一个敏感的探针的能带结构的石墨烯，不同的载流子密度的线性和抛物线带。使用不同类型的设备，我们发现这种差异是强大的对基板的存在或不存在的障碍。我们的研究结果揭示了石墨烯场效应晶体管（GraFET）中噪声的微观机制，并概述了一种简单的便携式方法来分离单层和多层器件。
2010-09-30 cond-mat.mes-hall
Negative photoconductivity and hot-carrier bolometric detection of terahertz radiation in graphene-phosphorene hybrid structures
研究了太赫兹辐射对石墨烯（G）-磷（P）混合结构电导率的影响，提出并评价了基于GP沟道的GP-横向二极管（GP-LD）和GP-场效应晶体管（GP-FET）的热载流子非制冷测辐射热光电探测器。GP-LD和GP-FET光电探测器的操作与由于带内跃迁而在G层中吸收的入射辐射引起的载流子加热相关联。载流子加热导致载流子的显著部分迁移到P层中。由于P层中载流子的迁移率相对较低，它们的主要作用与载流子散射的显著增强相关联。GP-FET测辐射热光电探测器的特性由栅极电压有效地控制。GP沟道的强负导电性可以提供与仅具有G沟道的测辐射热计相比高得多的THz热载流子GP-LD和GP-FET测辐射热光电探测器的响应度。
2018-08-28 cond-mat.mes-hall
On-chip ultrafast plasmonic graphene hot electron bolometric photodetector
我们研究了基于热载流子光测热效应的波导集成等离子体石墨烯光电探测器，其特征在于同时具有数百AW-1量级的高响应度和100 GHz量级的高速。我们发展了一个理论的热辐射效应起源于带的非抛物性的石墨烯和估计的响应度由于热辐射效应被证明显着超过响应度的共存的光电导效应，从而令人信服地证明了热辐射效应的主导地位。基于该理论，我们提出了一种新的检测器配置的基础上的混合波导，允许在短距离内的石墨烯的有效吸收，随后的电导率的大的变化。这些结果证明了石墨烯在高速通信系统中的潜力。
2020-02-10 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Infrared photodetection in graphene-based heterostructures: bolometric and thermoelectric effects at the tunneling barrier
该研究揭示含局域缺陷态的石墨烯/hBN/石墨烯隧穿器件中红外光电流源于电子加热导致的隧穿概率变化，并可据此测量电子温度。
2023-12-09 cond-mat.mes-hall
Comparative Analysis of Room Temperature Plasmonic Graphene Hot Electron Bolometric Photodetectors
我们评估了一种基于热载流子光测热效应的波导集成等离子体石墨烯光电探测器，其性能同时具有高响应度，在数百AW-1的范围内，以及在100 GHz的范围内的高速。性能评估是基于石墨烯的能带非抛物线性产生的测热效应的理论。结果与最先进的等离子体激元测辐射热光电探测器相比毫不逊色，预测响应度增加多达两个数量级，同时保持速度在同一水平上，由石墨烯中的电子晶格散射时间定义。
2020-08-24 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
High-field 1/f noise in hBN-encapsulated graphene transistors
本文研究hBN封装石墨烯晶体管在高场速度饱和区和Zener区的1/f噪声，提出用微分电导修正Hooge公式，揭示hBN声子极化激元耦合对噪声的百倍增强及高场指数抑制，并用量子相干韧致辐射解释闪烁噪声。
2023-02-13 cond-mat.mes-hall
Hot-electron resonant terahertz bolometric detection in the graphene/black-AsP field-effect transistors with a floating gate
本文提出一种基于石墨烯沟道和黑磷/黑砷势垒层浮栅结构的场效应晶体管太赫兹探测器，利用入射辐射加热二维电子气引发热电子发射改变栅势，在等离激元共振频率下实现高响应率测辐射热探测。
2023-04-25 cond-mat.mes-hall
Low-frequency critical current noise in graphene Josephson junctions in the open-circuit gate voltage limit
我们研究了McWorther模型中开路栅电压极限下短弹道石墨烯约瑟夫森结的临界电流噪声。我们发现闪烁噪声在很宽的频率范围内，并讨论了作为掺杂水平的函数的噪声幅度的温度依赖性。在电荷中性点，我们发现一个奇异的温度依赖$T^{-3}$，惊人的不同，预期在固定的栅极电压下的短弹道石墨烯约瑟夫森结的线性依赖。
2020-11-16 cond-mat.mes-hall
Photo-thermal response in dual-gated bilayer graphene
通过光学和输运测量研究了带隙双层石墨烯的光伏和辐射热光响应。在1.5 μ m的脉冲符合技术被用来测量响应时间作为温度的函数。测辐射热和光伏响应时间被发现是相同的，这意味着光伏响应也受热电子热弛豫。在3 - 100 K温度范围内，τ的响应时间约为100 - 20 ps。在10 K以上，观察到弛豫时间τ = 25 +/- 5 ps，与噪声内的温度无关。
2013-02-20 cond-mat.mes-hall
Terahertz bolometric detectors based on graphene field-effect transistors with the composite h-BN/black-P/h-BN gate layers using plasmonic resonances
提出一种带 h-BN/b-P/h-BN 复合栅极和 b-P 热离子电流窗口的石墨烯 FET 室温太赫兹测辐射热探测器，利用高迁移率沟道激发等离激元共振并抑制 Peltier 冷却以提升响应度。
2023-06-03 cond-mat.mes-hall
Observation of reduced 1/f noise in Graphene field effect transistors on Boron Nitride substrates
我们已经研究了h-BN（放置在SiO2/Si上）上的单层石墨烯器件以及SiO2/Si上的单层石墨烯器件的低频（f）闪烁（也称为1/f）噪声。我们观察到，在h-BN上制造的器件与在SiO2/Si上制造的器件相比具有平均低一个数量级的噪声幅度。我们将这种噪声降低与h-BN中的杂质和陷阱位点的密度比SiO2中的低相关联。此外，与SiO2上的器件在狄拉克点处示出最小值的M形行为相反，h-BN上的器件的栅极电压相关噪声幅度在狄拉克点处示出宽的最大值，这与h-BN上的石墨烯的电荷不均匀性（水坑）降低一致。这项研究表明，使用h-BN作为衬底或电介质可以是一种简单有效的降噪技术，对石墨烯和其他纳米材料的电子应用有价值。
2015-08-11 cond-mat.mes-hall
Fast thermal relaxation in cavity-coupled graphene bolometers with a Johnson noise read-out
自测辐射热计发明以来，其主要设计原理依赖于低热容量材料的高效光吸收及其与环境的出色热隔离。虽然与周围环境的热耦合减少可以增强热响应，但这反过来又大大降低了热时间常数，并显著降低了检测器的带宽。凭借其独特的组合，创纪录的小电子热容和弱电子-声子耦合，石墨烯已成为一种极端的测热介质，允许高灵敏度和高带宽。在这里，我们介绍了一种热电子测辐射热计的基础上，一种新的约翰逊噪声读出的电子气在石墨烯，这是临界耦合到入射辐射通过光子纳米腔。该概念验证在电信频谱中操作，实现了在电荷中性处的增强的测热响应，其中噪声等效功率NEP <5 pW/ Sqrt（Hz），热弛豫时间τ <34 ps，光吸收改善了约3倍，并且操作温度高达T= 300 K。
2018-05-10 cond-mat.mes-hall
Vertically aligned graphene based non-cryogenic bolometer
我们报道了室温下垂直排列的石墨烯在红外辐射下的光响应。四探针测量表明，在脉冲红外辐射的I-V特性的电气开关。这里报道的垂直排列的石墨烯（VAG）的光响应比碳纳米管（CNT）样品高得多。我们的研究表明，这种光响应的出现完全是由于测热效应，电导率随温度而变化。温度升高6 ℃，VAGs的电阻值增加约2倍。此外，该区域的热电阻系数（TCR）为~11%/K，这是迄今为止报道的任何碳纳米材料的最高TCR值。
2013-01-07 cond-mat.mes-hall
Low-noise top-gate graphene transistors
我们报告的低频噪声在顶栅石墨烯晶体管的实验研究结果。背栅石墨烯器件通过添加与单层石墨烯沟道隔开20 nm HfO 2的顶栅来改性。测量结果显示，闪烁噪声水平较低，归一化噪声谱密度接近1/f（f是频率），Hooge参数低于2 x 10^-3。噪声谱密度对顶栅和底栅偏置的依赖性的分析帮助我们阐明了这些器件中的噪声源，并制定了电子噪声降低的策略。所获得的结果对于所有提出的石墨烯在电子和传感器中的应用都很重要。
2009-08-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nonlinear, anisotropic and giant photoconductivity in intrinsic and doped graphene
我们提出了一个框架来计算应用于石墨烯的两个能带系统的各向异性和非线性光电导。与通常的微扰（光场强度中的二阶）技术相比，我们计算了光场强度中所有阶的光电导。特别是，对于石墨烯，我们发现光响应是巨大的（在大的光场强度）和各向异性。石墨烯中的各向异性光响应与入射场的偏振相关，其响应类似于半波片的响应。我们预测，在纵向（$σ_{xx}$）和横向$(σ_{yx})$光电导的同时测量的各向异性，用四个探针，提供了一个独特的实验签名的光伏响应，区分它从热塞贝克和热辐射热效应的光响应。
2017-10-02 cond-mat.mes-hall
Graphene microbolometers with superconducting contacts for terahertz photon detection
我们报告的噪声和热导测量，以确定一个上限的性能石墨烯作为太赫兹光子探测器。石墨烯中灵敏的太赫兹检测的主要机制是电子系统的热辐射加热。为了研究使用这种机制来检测太赫兹光子的设备的特性，我们对石墨烯样品进行了约翰逊噪声测温测量。这些测量探测了二氧化硅上石墨烯在低温下的电子-声子行为。由于石墨烯中的电子-声子耦合较弱，因此采用具有大间隙的超导接触来限制热电子并防止其向外扩散。我们使用具有$T_\mathrm{c}\approx 10$ K的氮化铌引线来接触石墨烯。我们发现这些引线具有良好的欧姆接触，接触电阻非常低。我们的测量发现一个电子-声子的热导，依赖于温度平方高于4 K，是兼容的单太赫兹光子探测。
2013-07-18 cond-mat.mes-hall
Review of the Low-Frequency 1/f Noise in Graphene Devices
低频噪声的频谱密度与频率（f）成反比，已在各种系统中观察到，包括电阻器中的电流波动、音乐中的强度波动和人类认知中的信号。在电子学中，被称为1/f噪声、闪烁噪声或过量噪声的现象阻碍了许多器件和电路的操作，并且可能是新材料的实际应用开发的重大障碍。石墨烯为研究1/f噪声提供了独特的机会，因为它的2D结构和载流子浓度在很宽的范围内可调。实际石墨烯基器件的创建也将取决于我们理解和控制这种材料系统中低频1/f噪声的能力。在这里，我回顾了石墨烯和少层石墨烯中1/f噪声的特征，并研究了这种噪声对石墨烯基电子器件（包括高频器件和传感器）发展的影响。
2013-07-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Hot electron cooling by acoustic phonons in graphene
利用液氦温度下的GHz噪声测温技术研究了超热电子在金属石墨烯中的能量损失。我们观察到的电子温度T / V在低偏压下，与热扩散到由Wiedemann-Franz定律所描述的引线。我们报告$T\propto\sqrt{V}$的行为在高偏压，这对应于T4依赖的冷却功率。这是2D声学声子冷却机制的签名。从热方程分析的两个制度，我们提取准确的值的电声声子耦合常数$Σ$在单层石墨烯。我们的测量点晶格无序的重要影响，在减少$Σ$，尚未考虑的理论。此外，我们的研究为石墨烯测热探测器的新兴领域提供了强有力的支持。
2012-08-11 cond-mat.mes-hall
Origin of photoresponse in black phosphorus photo-transistors
本文研究了掺杂多层BP光电晶体管中光电流的来源，发现其主要由热驱动热电过程和热辐射过程控制。实验观察到的光电流极性与光热过程是一致的。光电热电流可以产生到距离接触点$μ$ m处，表明热衰减长度较长。在施加源漏偏压的情况下，在整个器件上产生光测热电流，在中等偏压下压倒光热电贡献。多层BP器件中的光响应度比石墨烯中观察到的光响应度大两个数量级。
2014-07-27 cond-mat.mes-hall
Ultrasensitive Photoresponse of Graphene Quantum Dot in the Coulomb Blockade Regime to THz Radiation
石墨烯量子点（GQD）最近引起了相当大的关注，具有吸引人的太赫兹（THz）技术性能。这包括在太赫兹辐射照射时GQD中的大的热辐射热效应的演示。然而，太赫兹光子与GQD在库仑阻塞制度-单电子输运制度-的相互作用仍然没有探索。在这里，我们证明了超灵敏的光响应太赫兹辐射（从<0.1到10太赫兹）的hBN封装的GQD在库仑阻塞制度在低温（170 mK）。我们发现，太赫兹辐射的$\sim$ 10 pW提供了一个光电流响应的纳安范围内，从重整化的化学势的GQD的$\sim$ 0.15毫电子伏。我们把这种光响应归因于界面光门效应。此外，我们的分析揭示了没有热效应，打开新的方向在太赫兹频率的相干量子效应在GQD的研究。
2020-06-04 cond-mat.mes-hall
Theory of the plasma-wave photoresponse of a gated graphene sheet
石墨烯的光响应最近受到了相当大的关注。产生有限直流响应振荡辐射场的主要机制已被调查包括响应的光伏，光热电，和辐射热的起源。在这篇文章中，我们提出了一个完整的分析理论的光响应机制，这是基于激发等离子体波在门控石墨烯片。通过采用相对论流体力学理论，我们表明，等离子体波的光电探测是由无质量的狄拉克费米子特性的载流子在石墨烯和光电探测的效率可以提高相对于普通的半导体异质结中的抛物带电子流体。
2013-07-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Effect of doping on hot-carrier thermal breakdown in perforated graphene metasurfaces
本文研究掺杂对穿孔石墨烯超表面热载流子热击穿S形伏安特性的影响，揭示相关电热正反馈机制，为优化该类结构的电子、光电器件提供框架。
2025-11-14 cond-mat.mes-hall
Effect of electron thermal conductivity on resonant plasmonic detection in the metal/black-AsP/graphene FET terahertz hot-electron bolometers
研究太赫兹辐射下石墨烯沟道场效应晶体管中二维电子气加热，发现横向热导率显著影响谐振等离激元探测响应度，需在优化探测器时考虑。
2023-03-15 cond-mat.mes-hall
Photoconductivity of biased graphene
石墨烯在光电探测器、太赫兹成像器和等离子体激元器件等光电应用领域具有广阔的应用前景。石墨烯结中光响应的起源已被广泛研究，并归因于热电或光伏效应。此外，热载流子输运和载流子倍增被认为起着重要作用。在这里，我们报告的内在光响应偏置，但否则均匀的石墨烯。在这个经典的光电导实验中，热电效应是微不足道的。相反，光伏和光致辐射热效应占主导地位的光响应，由于热的光生载流子的产生和随后的晶格加热通过电子-声子冷却通道分别。所测量的光电流显示极性反转，因为它在背栅电压扫描中在这两种机制之间交替。我们的分析产生了升高的电子和声子温度，前者比后者高一个数量级，证实了热电子驱动狄拉克点附近的均匀石墨烯的光伏响应。
2012-02-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Kerr non-linearity enhances the response of a graphene Josephson bolometer
本研究首次将约瑟夫森参量放大器用作高灵敏度测辐射热计，利用其克尔非线性将灵敏度提升一个数量级，实现了宽频带、快速响应的石墨烯基测辐射热计，为集成量子传感器阵列提供了可能。
2025-02-07 cond-mat.mes-hall
Infrared photoresistance as a sensitive probe of electronic transport in twisted bilayer graphene
University of Regensburg（雷根斯堡大学）；ICFO - Institut de Ciencies Fotoniques, The Barcelona Institute of Science and Technology（ICFO-光子科学研究所，巴塞罗那科技研究院）；Ludwig-Maximilians-Universität（慕尼黑大学）；National Institute for Materials Science（国立材料研究所）；Munich Center for Quantum Science and Technology (MCQST)（慕尼黑量子科学与技术中心）；Institute of High Pressure Physics, Polish Academy of Sciences（波兰科学院高压物理研究所）
研究通过红外光电阻探测双层石墨烯中电子输运特性，揭示其在温度和栅极电压下的复杂行为及巨共振增强现象，建立光电阻与暗态直流电阻的关联，提出电子-空穴气体加热模型。
2022-08-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
