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
Resonant tunneling through protected quantum dots at phosphorene edges
我们从理论上研究磷烯锯齿形纳米带作为建筑工程的平台。在上边缘的收缩的存在下，量子限制的边缘保护状态揭示了共振隧穿Breit-Wigner传输峰，如果上边缘是不耦合的下边缘。薄收缩边缘之间的耦合引起系统的透射谱中的Fano样和反共振。
2016-07-18 cond-mat.mes-hall
Electron-Hole Asymmetry in the Electron-phonon Coupling in Top-gated Phosphorene Transistor
利用电化学顶栅场效应晶体管中磷烯沟道的原位喇曼散射，我们发现其具有A $_g$对称性的声子对电子浓度的依赖性比空穴浓度的依赖性强得多，而具有B $_g$对称性的声子对掺杂不敏感.与第一性原理理论分析，我们表明，所观察到的电子空穴的不对称性产生从根本上不同的宪法，其导带和价带涉及$π$和$σ$键合状态，其对称性允许耦合只有声子保持晶格对称性。因此，拉曼光谱是一种非侵入性的工具，用于测量电子浓度的磷基纳米电子器件。
2016-03-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Impact of Edge States on Device Performance of Phosphorene Heterojunction Tunneling Field Effect Transistors
通过原子量子输运模拟研究了使用异质结（He）的黑磷（BP）隧道晶体管（TFET）。结果表明，边缘态对BP-He-TFTs的输运特性有很大的影响，导致了潜在的钉扎效应，恶化了栅极控制。同时，利用氢饱和BPHe-TFxAs中的边缘悬挂键，使边缘态猝灭，可以有效地提高通态电流。通过将具有较小带隙的层状BP延伸到沟道区并调制BP厚度，BP He-TFR 13的器件性能可以进一步优化并满足国际半导体技术路线图（ITRS）2013对低功率应用的要求。在15 nm的3L-1 L和4L-1 L两种BP-He薄膜中，当关态电流为10 $pA/μ$ m时，沿扶手椅方向的通态电流可达10 $^3$ $μ$ A/ $μ$ m以上。同时还发现，双极效应可以有效地抑制在BP He-TFPs。
2016-07-18 cond-mat.mes-hall
Phosphorene: A New 2D Material with High Carrier Mobility
在当前对用于电子应用的层状材料的兴趣之前，20世纪60年代的研究发现黑磷结合了高载流子迁移率和基本带隙。我们介绍了它的对应物，称为少层磷烯，作为一种新的二维p型材料。与石墨烯和MoS 2一样，磷烯是柔性的，可以机械剥离。我们发现磷烯是稳定的，不像石墨烯，具有固有的，直接的和明显的带隙，这取决于层数。我们的运输研究表明，反映其结构各向异性的载流子迁移率，是优于二硫化钼。在室温下，我们的磷烯场效应晶体管具有1.0 μ m的沟道长度显示194 mA/mm的高导通电流，286 cm 2/Vs的高空穴场效应迁移率，和开/关比高达1 E4。我们通过构建第一个由磷烯PMOS和MoS 2 NMOS晶体管组成的2D CMOS反相器，证明了磷烯集成的可能性。
2014-01-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effects of low-dimensional material channels on energy consumption of Nano-devices
通常认为，显著的节能优点属于在低温下操作的逻辑电路，因为在操作之后需要较少的能量来将它们冷却到阈值温度。此外，纳米级热管理，纳米级的有效能源利用，特别是热优化是最具挑战性的问题，而处理新一代晶体管，因为无限地将晶体管的硅沟道封装，导致计算机的能耗和漏电流增加。本文采用声子Monte-Carlo方法研究了石墨烯、蓝磷烯、锗烯、硅烯和MoS $_2$作为硅沟道替代物的二维晶体材料的非傅立叶热态。我们表明，石墨烯和蓝色磷烯具有最低的最高温度，代表的晶体管的可靠性，在所有五个研究的纳米通道在Monte-Cralo模拟。这两种材料的既定热点总是较冷，没有达到温度阈值水平，并且随着产热区的关闭，它们损失热量的速度更快。所获得的结果与石墨烯层的电学缺点一起考虑，表明蓝色磷烯是新设计的场效应晶体管中硅沟道替换的更热合适和最佳选择。也就是说，生产先进的蓝色磷光芯片的能源和经济成本的极限满足了计算企业的产品价值。
2018-04-20 cond-mat.mes-hall
Tunneling Effect in Gapped Phosphorene through Double Barriers
研究了含质量项的磷烯中载流子通过双势垒的输运性质。得到了能谱的解，并数值计算了本征值对$x$方向势垒势和波矢的依赖关系。使用边界条件与矩阵传递法，我们确定传输和电导我们的系统。这两个量进行了分析，通过研究他们的主要特点作为一个功能的物理参数沿扶手椅方向。我们的研究结果表明磷烯的高度各向异性的特点和没有签名的克莱因隧道在正常入射相反的石墨烯。此外，发现在适当的条件下，透射率和电导随势垒宽度的变化呈现振荡行为。
2021-10-18 cond-mat.mes-hall quant-ph
Modeling of Anisotropic Two-Dimensional Materials Monolayer HfS2 and Phosphorene MOSFETs
通过量子输运模拟研究了基于二维各向异性材料单层HfS2和磷烯的金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）的弹道输运特性。我们重点研究了沟道晶体取向和沟道长度缩放对器件性能的影响。特别是，简并导带（CB）谷在单层HfS2的作用进行了全面的分析。基准单层HfS2与磷烯MOSFET，我们预测，沟道取向对器件性能的影响是弱得多，在单层HfS2比磷烯由于单层HfS2的退化CB谷。我们的模拟还表明，在10 nm的沟道长度尺度，磷烯MOSFET优于单层HfS2 MOSFET的导通电流。然而，据观察，单层HfS2 MOSFET可以提供可比的，但有点退化，与磷烯MOSFET相比，在5 nm沟道长度的器件性能。
2015-05-17 cond-mat.mes-hall
Phosphorene Heterostructure Nanodevices for Ultrafast Energy Harvesting and Next Generation Electronics
过渡金属二硫属化物（TMDC）作为薄层半导体材料在晶体管技术中的应用前景广阔。TMDCs为研究磷烯的性质提供了一个独特的有利位置，磷烯是一种高效和可调的超级材料。由于在环境条件下在磷烯中观察到的空气稳定性的缺乏，磷烯-TMDC异质结构纳米器件在很大程度上仍未被探索。本研究探讨了一种新的纳米纤维技术，有效地提高了石墨烯类似磷烯的空气稳定性和实际的可扩展性。首次采用微机械剥离法和干转移法合成了磷烯-WS 2异质结构。利用电子束光刻技术将阳极延伸到磷烯异质结区域，制备了一种新型的伞形接触。利用扫描电镜、拉曼光谱、栅输运和光电流响应技术对器件进行了物理和电学表征。用延长的阳极接触制造的装置在延长的时间段内保持功能性，这表明接触防止了磷烯在环境条件下降解。通过电流响应获得的初步结果表明，一个有前途的异质结与高速晶体管性能。这项工作表明，磷烯利用一种新的接触纳米纤维技术的前所未有的寿命和实际的可扩展性。纳米器件的潜在应用包括下一代电子器件、光电探测器、储能器件和光伏电池。
2017-01-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electron optics in phosphorene pn junctions: Negative reflection and anti super-Klein tunneling
磷烯$pn$结中的弹道电子表现出类似光学的现象。磷烯是用紧束缚哈密顿量来模拟的，它描述了磷烯在低能量下的电子结构，其中电子在Z字形方向上表现为大质量狄拉克费米子，在正交扶手椅方向上表现为薛定谔电子。应用连续近似，我们导出了磷烯$pn$结中的电子光学定律。由于电子结构的各向异性，这些定律强烈依赖于结相对于子晶格的取向。负反射和异常反射观察倾斜的结，而典型的镜面反射被发现，只有当结是平行于锯齿形或扶手椅边缘。此外，全向全反射，称为反超克莱因隧道，观察到如果结是平行于扶手椅边缘。应用紧束缚模型的非平衡格林函数方法，对电流进行了数值计算。这两种方法的良好一致性证实了非典型的输运性质，它可以用于纳米器件中的电子流的准直和过滤，或切换其方向。
2019-06-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Proximity induced Colossal Conductivity Modulation in Phosphorene
磷烯是一种单元素二维层状半导体材料，在纳米电子学和自旋电子学领域具有巨大的应用潜力。在这项工作中，我们研究了有机分子（苯）在紧密接近的磷纳米颗粒的效果。我们广泛的计算表明，作为分子吸附的结果，磷烯的半导体性质保持不受影响，而输运性质经历了剧烈的变化。在掺杂原子和外部应变的影响下，观察到电导率的巨大变化，最大增强> 1500%，这是以前没有观察到的。这种效应对于（i）系统尺寸的变化，（ii）掺杂剂的类型、位置和浓度以及（iii）外部应变的性质和大小是相当稳健的。此外，我们还演示了如何使用栅极电压来微调场效应晶体管（FET）结构中的增强电导率响应。我们的研究结果为基于磷的纳米电子学在传感、开关等应用中提供了新的方向，在这些应用中，更高水平的传导可以提供更好的分辨率、更高的开/关比和更高的能效。
2019-07-07 cond-mat.mes-hall
Extraordinary Photoluminescence and Strong Temperature/Angle-Dependent Raman Responses in Few-Layer Phosphorene
磷烯是二维材料家族中的一个新成员。我们观察到强烈的和高度层依赖的光致发光在少层磷烯（2至5层）。实验结果证实了理论预言的少层磷烯具有直接的、层敏感的带隙。我们还证明了少层磷烯在拉曼散射中比石墨烯和MoS 2对温度调制更敏感。少层磷烯的各向异性拉曼响应使我们能够使用光学方法快速确定晶体取向，而无需隧道电子显微镜（TEM）或扫描隧道显微镜（STM）。我们的结果提供了有关少层磷烯的能带结构和激子性质的实验信息。
2014-09-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Noise properties of the SET transistor in the co-tunneling regime
零频率谱密度的电流噪声，电荷噪声，和它们的互相关计算的SET晶体管在共隧穿制度。电流噪声具有对于不相关的共隧穿事件预期的形式。电荷噪声是由共隧穿和单个结中的二级跃迁产生的。计算出的光谱密度决定了晶体管作为量子探测器的特性。
2000-10-03 cond-mat.mes-hall
Analysis of InAs Vertical and Lateral Band-to-Band Tunneling Transistors: Leveraging Vertical Tunneling for Improved Performance
使用自洽的量子输运模拟现实的设备上，我们表明，InAs带到带的隧道场效应晶体管（TFET）的栅极-源极重叠区的重掺杂口袋可以提供更大的导通电流和陡峭的亚阈值摆幅相比，传统的隧道晶体管。这是由于沿体厚度的带重叠对电流产生的额外隧穿贡献。然而，一个临界厚度是必要的，以获得这种优势，从“垂直”隧道。此外，在超小型InAs TFET器件中，亚阈值摆幅可能会受到通过体的直接源极到漏极隧穿的严重影响。
2010-11-16 cond-mat.mes-hall
3e tunneling processes in a superconducting single-electron tunneling transistor
在超导单电子隧穿晶体管的电流-电压特性中观察到由于隧穿事件引起的电流，该隧穿事件涉及电子的三倍电荷。在该隧穿事件中，库珀对隧穿一个隧穿势垒，同时准粒子隧穿第二隧穿势垒，第二隧穿势垒距离第一隧穿势垒约0.5微米。这种电流是在偏置状态下观察到的，其中由于库仑阻塞而禁止由于连续准粒子隧穿而导致的电流流动。
1998-07-31 cond-mat.mes-hall
Photon assisted tunneling in a superconducting SET transistor induced by the Josephson oscillations of a SQUID
利用超导量子干涉仪产生的约瑟夫森振荡测量了超导单电子隧穿晶体管中的光子辅助隧穿。SQUID的制造距离SET晶体管只有几微米。发生器与SET晶体管的紧密接近允许从10 GHz到190 GHz的激励频率的连续扫描。约瑟夫森振荡的振幅通过调节通过SQUID回路的通量来调谐，而频率通过控制SQUID两端的偏置电压来独立地调节。对于小于4*Delta/e的偏置电压，观察到可归因于SET晶体管中的光子辅助隧穿的电流峰值。
1999-04-27 cond-mat.mes-hall
Resonant tunneling through a macroscopic charge state in a superconducting SET transistor
我们从理论上预言并在实验中观察到，超导SET晶体管的微分电导出现一个峰，它完全类似于宏观系统中与隧穿单个量子态有关的标准共振隧穿峰。特别地，在对称晶体管中，峰高是通用的并且等于$e^2/2π\hbar$。远离谐振，我们清楚地观察到的共同隧穿电流，与正常的金属晶体管的偏置电压线性变化。
1997-01-30 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
Transient tunneling current of single electron transistors
对单电子晶体管的瞬态隧穿电流进行了理论研究。利用Jauho，Wingreen和Meir [Phys.Rev.B50，5528（1994）]给出的电流随时间变化的公式，研究了温度对嵌入非对称势垒中的单个量子点瞬态电流的影响.结果表明，隧穿速率比对瞬态电流特性有显著影响。最后，分析了锗量子点构成的单孔晶体管指数增长瞬态电流的振荡结构。
2005-12-16 cond-mat.mes-hall
Large Magnetoresistance Ratio in Ferromagnetic Single-Electron Transistors in the Strong Tunneling Regime
我们研究通过铁磁单电子晶体管的运输。电阻被表示为路径积分，使得可以研究隧道电阻小于量子电阻的系统。在低阶顺序隧穿和共隧穿区域之外，在足够低的温度下，发现了大的磁电阻比，而在相反的极限下，当热能大于充电能量时，磁电阻比仅略有增加.
1999-12-11 cond-mat.mes-hall
2D SnS: a phosphorene analogue with strong in-plane electronic anisotropy
我们研究了二维SnS，磷烯的类似物，通过物理气相输运生长的各向异性电子性质。利用透射电子显微镜和偏振拉曼光谱，我们识别了生长的二维晶体的锯齿形和扶手椅方向。制作了具有交叉霍尔栅结构的二维SnS场效应晶体管。它们显示出重空穴掺杂（~10 $^{19}$ cm $^{-3}$）导电性，具有强的面内各向异性。在室温下，沿Z字形方向的迁移率超过20 cm $^{2}$ V $^{-1}$ s $^{-1}$，其可高达扶手椅方向的迁移率的1.7倍。这种强的各向异性，然后解释沿两个方向的有效质量比，并同意与以前的理论预测。依赖于温度的载流子密度被用来找出受体能级是~45 meV以上的价带最大值。该值与Sn空位的42 meV的计算缺陷水平相匹配，表明Sn缺陷是p型导电性的主要原因。
2016-12-28 cond-mat.mes-hall
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
Band-to-band tunneling in a carbon nanotube metal-oxide-semiconductor field-effect transistor is dominated by phonon assisted tunneling
带到带隧穿（BTBT）器件由于其在降低集成电路中的功率耗散方面的潜力而近来获得了很多关注。我们已经进行了广泛的模拟碳纳米管金属氧化物半导体场效应晶体管（CNT-MOSFET）的BTBT操作使用非平衡格林函数形式主义的弹道和耗散量子输运。与最近报道的实验数据（Y. Lu等人，J. Am.美国化学学会，v. 128，p.3518 -3519，2006），我们已经获得了强有力的证据，证明CNT-MOSFET中的BTBT由光学声子辅助的非弹性输运主导，这可能对晶体管特性具有重要影响。结果表明，在大的偏置条件下，两个声子散射也可能变得重要。
2007-03-19 cond-mat.mes-hall
Vibration-assisted electron tunneling in C_{140} single-molecule transistors
我们测量了由C_{140}制成的单分子晶体管中的电子隧穿，C_{140}是一种具有质量-弹簧-质量几何形状的分子，被选为研究电子-振动耦合的模型系统。我们观察到振动辅助隧穿对应的能量的拉伸模式的C_{140}。分子模型提供了解释为什么这种模式比分子的其他内部模式更强烈地耦合到电子隧穿。我们观察到的隧穿率和预期的Franck-Condon模型之间的比较。
2003-11-07 cond-mat.mes-hall
Twisted monolayer and bilayer graphene for vertical tunneling transistors
我们制备了由单层（Gr）和Bernal双层（BGr）石墨烯电极组成的扭曲控制的共振隧穿晶体管，石墨烯电极由一薄层六方氮化硼（hBN）隔开。共振条件是通过紧密对齐石墨烯电极的晶体取向来实现的，这导致在某些偏置电压下隧穿电子的动量守恒。在这样的条件下，可以实现负微分电导（NDC）。面内磁场的应用导致电子在隧穿过程中获得额外的动量，这允许控制共振条件。
2021-03-25 cond-mat.mes-hall
Influence of nano-mechanical properties on single electron tunneling: A vibrating Single-Electron Transistor
我们描述了纳米机械激发的影响下，通过分子结构的单电子隧穿。我们发展了一个包含电荷效应和耗散的全量子力学模型，并将其应用于Park { \em et al.}的振动C $_{60}$单电子晶体管实验。{[Nature { \bf 407}，57（2000）].}我们发现很好的协议，并认为振动是必不可少的分子电子系统。我们提出了一种利用局域玻色子激发实现负微分电导的机制。
2000-12-08 cond-mat.mes-hall
Klein-tunneling transistor with ballistic graphene
如今，室温下的高迁移率石墨烯的可用性使得纳米器件中的弹道输运成为可能。特别是，弹道机制中的p-n-p晶体管提供了克莱因隧穿物理的途径，并允许实现利用狄拉克费米子（DF）的光学行为的设备，如在Vesalego透镜或Fabry Pérot腔中。本文提出了一种基于DF的几何光学的Klein隧穿晶体管。我们考虑的棱镜的情况下，由三角形栅极，其中可能发生全内反射，这导致晶体管传输的可调抑制界定的有源区。我们利用散射理论计算了透射率和电流，并利用非平衡格林函数（NEGF）模拟了有限偏压特性。
2014-09-22 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
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
Modeling of a vertical tunneling graphene heterojunction field-effect transistor
采用自洽量子输运模拟方法，对基于石墨烯异质结和hBN层的垂直隧穿场效应晶体管（FET）进行了模拟。研究发现，这种不对称的p型和n型导电是由于石墨烯接触和隧穿沟道材料之间的功函数差异造成的。底部石墨烯接触的调制在确定器件的开关特性中起着重要作用。由于垂直场效应管结构产生的静电短沟道效应，输出I-V特性不会饱和。研究了垂直场效应晶体管的标度行为与栅绝缘层厚度和隧穿沟道材料厚度的关系。
2012-06-22 cond-mat.mes-hall
AC Josephson effect and resonant Cooper pair tunneling emission of a Cooper Pair Transistor
我们测量了一个单一的库珀对晶体管（SCPT）的高频发射的制度，其中运输是由于隧道的库珀对。这是通过将片上SCPT耦合到超导体-绝缘体-超导体结并通过测量穿过结的准粒子的光子辅助隧穿电流来实现的。该技术允许直接检测SCPT的AC约瑟夫森效应，并为适当的栅极电压提供朗道-齐纳跃迁的证据。研究了共振库珀对隧穿区的辐射。它被解释为电荷态之间的转换耦合的约瑟夫森效应。
2007-05-28 cond-mat.mes-hall
Compact Analytical Model of Dual Material Gate Tunneling Field Effect Transistor using Interband Tunneling and Channel Transport
本文建立了长沟道双材料栅（DMG）绝缘体上硅（SOI）隧道场效应晶体管（TFET）的表面电势和漏电流的二维解析模型。该模型考虑了漏极电压、栅金属功函数、氧化层厚度和硅膜厚度等因素的影响，而没有假设沟道完全耗尽。所提出的模型还包括在两个栅极的界面处的电荷积累的效果和隧穿体积随所施加的栅极电压的变化。使用二维数值模拟的模型的准确性进行了测试。与传统TFET相比，所提出的模型预测DMGTFET提供更高的导通状态电流（ION）、更好的导通状态与关断状态电流（ION/IOFF）比和更好的亚阈值斜率（SS）。
2014-05-25 cond-mat.mes-hall
Inelastic electron tunneling via molecular vibrations in single-molecule transistors
在单分子晶体管中，我们观察到非弹性cotunneling功能，对应于大力振动激发的分子，确定拉曼光谱和红外光谱。这是单分子的非弹性电子隧穿光谱的一种形式，晶体管的几何形状允许通过栅电极原位调节电子状态。当电子能级在共振附近被调谐时，振动特征移动并改变形状，这表明振动态的显著修改。当分子中含有未成对电子时，我们还观察到近藤共振周围的振动卫星特征。
2004-08-03 cond-mat.mes-hall
Conductance of the Single Electron Transistor for Arbitrary Tunneling Strength
我们研究了单电子晶体管的电导对温度和栅电压的依赖关系，重点是高导电器件。用路径积分Monte Carlo方法对电子隧穿进行了非微扰处理，电导由Kubo公式确定。采用正则化奇异值分解方法从虚时间模拟数据计算电导。我们的研究结果之间的桥梁可用的分析结果在半经典和微扰的限制，并发现解释最近的实验结果在一个政权不能访问早期的方法。
2000-08-16 cond-mat.mes-hall
Binding energy of exciton complexes determined by the tunneling current of single electron transistor under optical pumping
本文从理论上研究了单电子晶体管在光抽运下的隧穿电流。研究发现，光泵浦产生的量子点中的空穴为电子从发射极隧穿到集电极提供了新的通道。因此，电子可以通过额外的通道隧穿量子点，其特征在于激子，trion和双激子状态。激子复合物的结合能可以由库仑振荡隧穿电流来确定。
2005-04-22 cond-mat.mes-hall
Simulation of phonon-assisted band-to-band tunneling in carbon nanotube field-effect transistors
采用考虑电子-声子散射的非平衡格林函数方法，模拟了碳纳米管金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）中的电子输运。对于MOSFET，双极传导通过声子辅助的带-带（Landau-Zener）隧穿来解释。在弹道的情况下相比，我们表明，声子散射的双极导电的发病转移到更积极的栅极电压（从而增加了关闭电流）。结果表明，尽管存在声子散射的影响，双极电导的亚阈值摆幅仍可达到40mV/decade。
2005-10-05 cond-mat.mes-hall
Heterojunction Vertical Band-to-Band Tunneling Transistors for Steep Subthreshold Swing and High ON Current
我们提出了一种异质结垂直隧道场效应晶体管，并使用自洽的弹道量子输运模拟，它可以提供非常陡峭的亚阈值摆幅和高导通电流，从而提高隧道场效应晶体管的可扩展性，以实现高性能。器件的口袋区的导通由异质结势垒高度的调制决定。导通的陡度增加，因为在口袋和下面的区域中的隧穿的同时开始，并且还由于口袋中的垂直隧穿对电流的贡献。这些因素可以通过调整异质结带偏移来设计。
2011-03-15 cond-mat.mes-hall
Barrier-Free Tunneling in a Carbon Heterojunction Transistor
最近，实验表明，石墨烯纳米管（GNR）可以通过解开碳纳米管（CNT）来获得。这使得可以制造在CNT和GNR之间具有独特界面的全碳异质结构。在这里，我们证明，这样的异质结可用于获得一个独特的晶体管操作。通过执行自洽非平衡格林函数（NEGF）为基础的计算原子定义的结构，我们表明，这样的晶体管可以减少能量耗散低于经典的限制，而不损害速度-从而提供了一个替代路线超低功耗，高性能的碳异质结电子。
2010-11-16 cond-mat.mes-hall
Influence of Phonon Scattering on the Performance of p-i-n Band-to-Band-Tunneling Transistors
功耗已经成为现代集成电路性能扩展的主要障碍，并且已经刺激了对在较低电压摆幅下操作的器件的研究。本文研究了以半导体碳纳米管为沟道材料的p-i-n带间隧穿场效应晶体管（TFET）。这些器件的导通电流主要受到隧穿势垒特性的限制，声子散射仅具有适度的影响。然而，我们发现，截止电流是有限的声子吸收辅助隧穿，因此是强烈的温度依赖性。即使在室温下，也可以很容易地实现低于60 mV/十倍传统限制的亚阈值摆幅。有趣的是，虽然亚阈值摆幅下降，由于声子散射的影响，它仍然在实际偏置条件下低。
2007-10-25 cond-mat.mes-hall
Tunneling broadening of vibrational sidebands in molecular transistors
在强耦合的情况下，研究了通过耦合到单个振动模式的分子量子点的输运。我们使用的电子在分子和电子之间的相关性的扩展，并显示出的隧道展宽的泡利原理和量子化的振荡器的组合强烈抑制。因此，第一个弗兰克-康登步骤是尖锐的比高阶的，其宽度，相比裸隧穿强度，减少了位移和非位移振子的基态之间的重叠。
2003-09-16 cond-mat.mes-hall
Model of tunneling transistors based on graphene on SiC
最近的实验表明，在碳化硅（SiC）上外延生长的石墨烯可以表现出0.26 eV的能隙，使其成为一种有前途的电子材料。通过精确的模型，我们探索了全弹道SiC上石墨烯隧道场效应晶体管（TFFETs）的设计参数空间，并评估了DC和高频品质因数。对于栅极长度低至30 nm的器件，即使在0.15 V的低电源电压下，陡峭的亚阈值行为也可以使I_{ON} / I_{OFF}比超过10^4。本征晶体管延迟小于1 ps。这些因素使该器件成为CMOS之外的低功耗纳米电子学的有趣候选者。
2010-06-30 cond-mat.mes-hall
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
Effect of Coulomb carrier drag and terahertz plasma instability in p+-p-i-n-n+ graphene tunneling transistor structures
我们评估了由于带间隧穿而在耗尽i区产生的弹道电子和空穴对门控n区和p区中的电子和空穴的库仑拖曳对p+-p-i-n-n+石墨烯隧穿晶体管结构（GTTS）的电流-电压特性和阻抗的影响。拖曳导致在门控n-和p-区中的电流放大以及放大的拖曳电流和注入的隧穿电流之间的正反馈。足够强的阻力可以导致GTTS阻抗的负实部，从而使得等离子体不稳定性和等离子体振荡在太赫兹（THz）频率范围内的自激发成为可能。这种效应可能用于产生太赫兹辐射。
2021-09-02 cond-mat.mes-hall
Coulomb blockade of Cooper pair tunneling and parity effects in the Cooper pair transistor
我们在由四个一维SQUID阵列组成的可调电磁环境中测量了库珀对晶体管（CPT）。研究了在高阻抗极限Z_env>>R_Q=6.45~kΩ时，不同约瑟夫森耦合能与充电能之比下CPT的输运性质。随着环境阻抗的增加，CPT的电流-电压特性（IVC）发展为库珀对隧穿的库仑阻塞，并且所测量的IVC与基于CPT的准电荷动力学的理论定性地一致。增加环境的阻抗引起IVC的调制中的过渡，其中栅极电荷从e周期性到2 e周期性。
2006-06-15 cond-mat.mes-hall
Performance comparison between p-i-n tunneling transistors and conventional MOSFETs
基于带-带隧穿（BTBT）的场效应晶体管由于其在降低集成电路中的功耗方面的潜力而近来获得了很多关注。在本文中，我们提出了一个详细的性能比较传统的n-i-n MOSFET晶体管，和BTBT晶体管的基础上的p-i-n几何结构（p-i-n TFET），使用半导体碳纳米管作为模型沟道材料。量子输运模拟使用非平衡格林函数形式主义，包括现实的声子散射。我们发现TFET确实可以在室温下产生低于常规MOSFET限制的60 mV/decade的亚阈值摆幅，从而导致更小的关断电流和待机功耗。然而，声子辅助隧穿限制了否则可能实现的关态性能益处。在通态条件下，TFET的驱动电流和本征器件延迟主要由隧穿势垒特性决定。另一方面，观察到TFET的开关能量从根本上小于MOSFET的开关能量，从而降低了动态功耗。上述原因使得p-i-n几何结构非常适合于低功率应用。
2008-03-26 cond-mat.mes-hall
Thermoelectric effects in tunneling of spin-polarized electrons in a molecular transistor
本文研究了具有完全自旋极化电极的分子晶体管在温度梯度作用下的热传输问题。采用微扰法中的密度矩阵方法，解决了小隧穿宽度下的问题。研究发现，由于电子振动效应，自旋电子分子晶体管具有负微分热导特性。结果表明，在热电势$S$对失谐能的依赖关系中，与传统的分子晶体管相比，$S$的符号和幅度的变化点的数目增加了。找到了使自旋电子分子晶体管$P_{me}$在最大效率时具有最高热电功率的最佳参数，计算了$ZT$和$P_{me}$的优值随温度和外加磁场的变化关系，研究了库仑相互作用对热电性能的影响。已经揭示，对于非零库仑相互作用，热电装置的更方便的状态发展，其特征在于外部磁场的连续区域，其提供高的热电功率值。
2022-07-09 cond-mat.mes-hall
Characteristics of Interlayer Tunneling Field Effect Transistors Computed by a "DFT-Bardeen" Method
理论预测的电流-电压特性的二维异质结层间隧穿场效应晶体管（薄TFTs），专注于电流的大小，可以实现在这样的设备。一个理论的基础上的Barnut隧道方法，使用波函数的第一性原理密度泛函理论。该方法允许方便地将不同材料（即，具有不同晶体结构、晶格常数和/或能带结构）结合到源电极和漏电极中。隧道电流的变化很大，这取决于源极和漏极所用的特定二维材料。从布里渊区（BZ）的中心（伽马点）导出的状态之间的Tunneling被发现，在一般情况下，导致更大的电流比区域边缘（例如K点）的状态。差异，大的数量级，目前的结果和各种先前的预测之间进行了讨论。预测值的隧道电流，包括亚阈值摆幅，与低功耗数字应用的基准值进行比较。接触电阻被认为是其对隧道电流的影响被证明。
2016-10-30 cond-mat.mes-hall
Phosphorene pnp junctions as perfect electron waveguides
研究了磷烯pnp结中的电流流动。在结的界面处，发生全方向的全反射，称为反超克莱因隧穿，因为这种效应不是由于能量禁带而是由于赝自旋阻挡。反超克莱因隧穿将电子限制在结内，因此代表了完美的无损电子波导。通过将格林函数方法应用到磷烯的紧束缚模型上来计算电流，观察到窄电子束在这些波导中像光纤中的光束一样传播。对于电子束的所有转向角，发现了完美的引导，因为全反射不依赖于临界角的存在。对于低电子能量和窄结，波导的导模观察。波导仅针对结的特定取向无任何损耗地操作。对于任意取向，微小的泄漏电流被发现，但衰减为低电子能量和掠入射角。结果表明，十字路口形pnp结可以用来分裂和引导电流在磷烯。所提出的器件，磷烯pnp结作为一个无损耗的电子波导，可能不仅在纳米电子学，而且在量子信息技术中找到应用。
2021-09-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Incoherent Cooper pair tunneling and energy band dynamics in small Josephson junctions - A study of the Bloch Oscillating Transistor
本文根据相位涨落理论和相位变量离域引起的能量能带结构讨论了小约瑟夫森结器件的性质。该理论被应用于实现一个介观放大器，布洛赫振荡晶体管。器件的特性和比较与理论和模拟进行了讨论。该器件在稳定工作模式下的电流增益已被测得高达30。输入阻抗和功率增益的测量表明，BOT是一个放大器设计的中等范围的阻抗，从100 k $Ω$ - 10 M $Ω$。
2008-10-01 cond-mat.mes-hall
Current and noise expressions for radio-frequency single-electron transistors
我们推导出由含时微扰驱动的单电子晶体管的电流和噪声的自洽表达式。我们考虑到电环境的影响，高阶共隧穿，和依赖于时间的扰动下的两个电荷态近似使用Schwinger-Kedysh方法结合生成泛函技术。对于一个给定的生成泛函，我们推导出隧道电流和噪声的精确表达式，并提出了形式的输运系数。它还表明，在绝热极限，我们的结果包括以前的公式。为了揭示静态情况下缺失的效应，我们应用推导出的结果来模拟实现的射频单电子晶体管。研究发现，光子辅助隧穿效应通过增强对栅电荷和电流噪声的响应，对单电子晶体管的性能有很大的影响。讨论了电荷灵敏度随隧道电阻和微波频率的变化关系。
2005-03-04 cond-mat.mes-hall
Charge and current fluctuations in a superconducting single electron transistor near a Cooper pair resonance
我们分析了电荷隧穿统计和电流噪声在超导单电子晶体管的约瑟夫森准粒子循环的制度是占主导地位的运输机制。由于库仑阻塞和约瑟夫森相干性之间的相互作用，隧穿事件的概率分布强烈偏离泊松分布，并显示出明显的奇偶不对称的传输电荷的数量。充电和相干性之间的相互作用也反映在零频率电流噪声，这是显着淬火时，准粒子隧穿率是可比的相干库珀对振荡频率。此外，有限的频谱显示了一个强烈的增强附近的共振跃迁频率约瑟夫森隧道。
2002-08-16 cond-mat.mes-hall
Theory of Tunneling Spectroscopy in a Mn$_{12}$ Single-Electron Transistor by Density-Functional Theory Methods
我们用自旋密度泛函理论研究了Mn $_{12}$分子磁体的隧穿输运。一种从Kohn-Sham轨道构造多体波函数的易处理方法允许确定用于输运计算的自旋相关矩阵元。在有限偏压下的隧穿电导的特征在于由代表自旋多重态之间的跃迁的峰，由磁各向异性的顺序上的能量分离。自旋多重态的能量分裂和它们的多体波函数的空间部分，描述了多余电荷的轨道自由度，强烈地影响电子输运，并且可以导致负微分电导。
2010-02-08 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
Phonon-assisted resonant tunneling of electrons in graphene-boron nitride transistors
在$\sim$ 10和200 mV之间的宽范围的偏置电压下，我们观察到石墨烯-六方氮化硼-石墨烯隧道晶体管的差分电导中的一系列尖锐的谐振特征。我们将其归因于电子隧穿辅助发射声子的明确定义的能量。它们发生的偏置电压对所施加的栅极电压不敏感，因此与石墨烯电极中的载流子密度无关，因此可以排除等离子体效应。对应于共振的声子能量与石墨烯-氮化硼异质结构的晶格色散曲线进行比较，并且接近于单声子态密度的峰值。
2015-12-09 cond-mat.mes-hall
