用弹道电子发射显微术研究W/Si（001）界面肖特基势垒随时间的变化

多模弹道费米导体中的散粒噪声抑制

Shot noise suppression in multimode ballistic Fermi conductors

本文导出了描述源、漏电极与费米电子气连接的多模弹道沟道中电流噪声的一般公式。特别是（在$eV\gg k_{B}T$），该表达式描述了非平衡“散粒”噪声，这可能是由费米相关性和空间电荷屏蔽抑制。一般公式已被应用到2D纳米级，弹道MOSFET的近似模型。在大的负栅极电压下，当沟道中的电子密度小时，散粒噪声谱密度$S_{I}(0)$接近肖特基值$2eI$，其中$I$是平均电流。然而，在正栅极电压下，当沟道中的最大势能低于电子源的费米能级时，噪声可以比肖特基值小至少一个数量级，这主要是由于费米效应。

石墨烯/Si（GaAs）肖特基结势垒高度的不均匀性

Inhomogeneity in barrier height at graphene/Si (GaAs) Schottky junctions

与半导体接合的石墨烯形成具有整流特性的肖特基结，然而，经常观察到肖特基势垒高度的波动。在这项工作中，肖特基结的制造通过转移化学气相沉积单层石墨烯到n型Si和GaAs衬底。在215 ~ 350 K温度范围内，通过电流-电压测量，得到了势垒高度和理想因子随温度的变化关系。随着温度的升高，两个结的零偏势垒高度增加，理想因子减少。这种行为是由于势垒的不均匀性，所产生的界面状态所揭示的扫描隧道显微镜/光谱。假设势垒高度的高斯分布，对于石墨烯Si和GaAs结分别发现1.14（+/-）0.14eV和0.76（+/-）0.10eV的平均值。这些研究结果提供了深入了解的势垒高度的不均匀性，在石墨烯为基础的肖特基结，石墨烯与Si和GaAs器件架构的集成至关重要。

直接和散射载流子在外延肖特基界面上的热电子衰减

Hot electron attenuation of direct and scattered carriers across an epitaxial Schottky interface

本文用弹道电子发射显微镜（BEEM）研究了不同NiSi_2厚度的NiSi_2/n-Si（111）外延界面上直接和散射载流子的热电子输运。我们发现在NiSi_2中散射热电子的BEEM透射率在所有厚度下都明显低于直接热电子的BEEM透射率。有趣的是，散射热电子的衰减长度被发现是两倍大于直接热电子。散射热电子的BEEM透射率较低是由于注入热空穴的非弹性散射，而散射热电子的衰减长度较大是由于注入和散射热电子的能量分布不同以及在较低能量下直接热电子在NiSi_2中的衰减长度增加所致。

原子力显微镜研究Si（111）和Si（100）上纳米硅化钴肖特基势垒

Conducting Atomic Force Microscopy Studies of Nanoscale Cobalt Silicide Schottky Barriers on Si(111) and Si(100)

硅化钴（CoSi 2）岛的形成是通过在超高真空（UHV）中在干净的Si（111）和Si（100）衬底上沉积钴的薄膜（~0.1至0.3 nm），然后退火至~880 ℃。导电原子力显微镜已进行这些岛屿上的特征和测量其电流-电压（I-V）特性。利用电子发射理论分析了器件的电流-电压曲线，得到了硅化物岛与硅衬底之间的肖特基势垒高度和理想因子。对样品（“钝化表面”）非原位进行电流-电压测量，其中岛周围的硅表面用天然氧化物钝化。其他样品（“清洁表面”）保持在UHV下，同时记录I-V曲线。通过比较两种表面上岛的势垒高度和理想因子，研究了非钝化表面对导电的影响。清洁表面势垒高度被发现是约0.2至0.3 eV以下的势垒高度从钝化表面上类似的岛屿测量。肖特基势垒的降低主要归因于清洁硅表面的非钝化表面态对费米能级的钉扎。然而，所测量的清洁表面岛的势垒高度在Si（111）和Si（100）上是相等的，这表明未钝化的表面受到钴杂质的影响。此外，清洁表面上的岛的势垒高度低于由于单独的费米能级钉扎，并且额外的势垒高度降低主要归因于扩展电阻效应。肖特基势垒的不均匀性也可能导致额外的势垒高度降低和接触中的非理想性。随着温度的降低，清洁表面势垒高度降低，理想因子增加，这是由于费米能级的温度变化。

二维电子气系统中弹道输运研究的多尖端扫描门显微术

Multitip scanning gate microscopy for ballistic transport studies in systems with two-dimensional electron gas

我们认为电导映射的系统的基础上的二维电子气与扫描门显微镜使用两个或多个尖端的原子力显微镜。本文给出了一个模型尖端势的数值模拟结果，并提出了几种提取和处理弹道输运性质的方法。特别是，我们证明了多尖端技术可以用于读出的费米波长，检测潜在的缺陷，过滤特定的横模，调谐到共振条件下，可以使用第三个尖端从电导图中提取一个稳定的局部状态密度图的系统。

p型GaAs上非外延Au中热空穴注入的肖特基势垒和衰减长度

Schottky barrier and attenuation length for hot hole injection in non-epitaxial Au on p-type GaAs

弹道电子发射显微镜（BEEM）进行，以获得纳米级的电流与p型GaAs上的非外延金的偏压特性，以准确地测量局部肖特基势垒高度。空穴注入BEEM数据从不同金属膜厚度的数千个光谱中平均，然后用于确定作为尖端偏压的函数的高能载流子的衰减长度。我们报告的显着增加，在肖特基势垒附近的偏置衰减长度，肖特基二极管中的相干BEEM电流的存在提供了证据。这些结果提供了额外的证据，对随机化的电荷载流子的动量在金属半导体界面。

肖特基势垒高度与金属/半导体界面组分的空间分辨关系

Relating Spatially Resolved Maps of the Schottky Barrier Height to Metal/Semiconductor Interface Composition

利用弹道电子发射显微镜（BEEM），通过在1微米× 1微米的区域上每11.7 nm采集和拟合光谱，以纳米级分辨率在纯Au/Si（001）和混合Au/Ag/Si（001）界面处绘制肖特基势垒高度（SBH）。混合界面的SBH的能量分布包含几个局部最大值，指示界面处的金属物种的混合物。为了估计界面处的组成，将分布拟合到考虑物种、“夹断”效应和缺陷的多个高斯分布。将该静电组成与卢瑟福背散射光谱法（RBS）和X射线光发射光谱法（XPS）测量进行比较，以将其与界面处的物理组成相关联。

使用扫描门显微镜成像石墨烯中的弹道载流子轨迹

Imaging ballistic carrier trajectories in graphene using scanning gate microscopy

我们使用扫描门显微镜绘制出弹道载流子在高迁移率石墨烯封装的六方氮化硼和受到弱磁场的轨迹。我们采用了一个磁聚焦几何图像载体出现弹道从注射器，遵循回旋加速器的路径，由于洛伦兹力从一个施加的磁场，并土地上相邻的收集器探头。扫描尖端在载流子附近产生的局部电场使它们的轨迹偏转，从而改变聚焦到收集器中的载流子的比例。通过测量收集器上的电压，同时扫描尖端，我们能够获得与预期的回旋运动一致的电弧图像。我们还表明，尖端可以用来重新定向错位载流子回到集电极。

Signatures of folded branches in the scanning gate microscopy of ballistic electronic cavities

We demonstrate the emergence of classical features in electronic quantum transport for the scanning gate microscopy response in a cavity defined by a quantum point contact and a micron-sized circular reflector. The branches in electronic flow characteristic of a quantum point contact opening on a two-dimensional electron gas with weak disorder are folded by the reflector, yielding a complex spatial pattern. Considering the deflection of classical trajectories by the scanning gate tip allows to establish simple relationships of the scanning pattern, which are in agreement with recent experiment…

肖特基势垒碳纳米管场效应晶体管的简单漏电流模型

A simple drain current model for Schottky-barrier carbon nanotube field effect transistors

我们报告了一种新的计算模型，有效地模拟碳纳米管场效应晶体管（CNT-FET）。在该模型中，中心区域由充当导电通道的半导体纳米管形成，由薄氧化物层和金属栅电极包围。在半导体沟道的两端，两个半无限金属储层充当源极和漏极接触。的电流-电压特性的计算使用Landauer形式主义，包括肖特基势垒物理的影响。描述了CNT-FET的主要工作机制，包括电子和隧道电流分量、捕获双极传导、多通道弹道输运和由纳米管电容主导的静电。成功地计算结果相比，更复杂的方法的基础上非平衡格林函数形式主义（NEGF）。

弹道体系中二维电子系统间的局域层间隧穿

Local Interlayer Tunneling Between Two-Dimensional Electron Systems in the Ballistic Regime

我们研究了虚拟扫描隧道显微镜（VSTM）的理论模型，提出了在双层系统中的层间隧穿局部探测半导体异质结构中的二维电子系统（2DES）的应用。我们认为隧道的情况下，在2DES中的运输是弹道，并显示零偏置异常抑制非常有效的筛选。由于这种异常会使VSTM的数据解释复杂化，因此这一结果对于实现这种显微镜技术的努力是令人鼓舞的。

范德瓦尔肖特基结中的协同载流子势垒动力学通过时间分辨原子力显微镜揭示

Intertwined bulk photocarrier and interfacial barrier dynamics in van der Waals point-contact Schottky junctions

通过时间分辨原子力显微镜揭示了TMDC肖特基结中载流子与势垒的协同动态，为高性能光电设备设计提供了新方法。

用于单次探测结界面能量势垒不均匀性的平面弹道电子发射光谱

Planar Ballistic Electron Emission Spectroscopy for Single-Shot Probing of Energy Barrier Inhomogeneity at Junction Interface

提出一种无需显微调查的平面弹道电子发射光谱方法，利用平面隧道结作为BEEM探针阵列，结合Tung模型与Bell-Kaiser理论分析信号，成功探测了Pt/4H-SiC结界面的能量势垒不均匀性。

短截头量子波导中的弹道电子输运：实验与理论

Ballistic electron transport in stubbed quantum waveguides: experiment and theory

我们提出了弹道状态下通过短截形波导或电子短截调谐器（EST）的电子输运的实验和理论研究结果。测量的电导G作为一个函数的电压，施加到不同的栅极V_i（i=底部，顶部，和侧）的设备，显示在第一个量化的高原，我们属性的反射共振的区域中的振荡。当EST腔的高度h小于其宽度时，振荡是相当规则的并且几乎是周期性的。当h增加时，振荡变得不那么规则，并且出现G中的宽凹陷。的理论分析，占在空腔区域中的门形成的静电势，和传输概率的数值计算成功地解释了实验观察。一个重要的发现，为实际设备，定义为表面肖特基栅，是共振nima的结果，从尺寸量子化沿运输方向的EST。

A Gaussian Thermionic Emission Model for Analysis of Au/MoS2 Schottky Barrier Devices

Schottky barrier inhomogeneities are expected at the metal/TMDC interface and this can impact device performance. However, it is difficult to account for the distribution of interface inhomogeneity as most techniques average over the spot-area of the analytical tool, or the entire device measured for electrical I-V measurements. Commonly used models to extract Schottky barrier heights (SBH) neglect or fail to account for such inhomogeneities, which can lead to the extraction of incorrect SBH and Richardson constants. Here, we show that a gaussian modified thermionic emission model gives the be…

金属薄膜的弹道电子发射显微术模型

Modeling of Ballistic Electron Emission Microscopy on metal thin films

在Fert和Grünberg发现GMR之后，电子学有了突破，一个新的分支诞生了，称为自旋电子学。这门学科虽然还很年轻，但它利用了电子的自旋。大多数利用电子这种特性的量子器件都是由半导体衬底上的磁性和磁性薄层交替组成的。用于表征这些结构的最佳工具之一是所谓的弹道电子发射显微镜（BEEM）。最初，它致力于地下物体的成像和金属和半导体界面处形成的势垒的研究。随着自旋电子学的发展，BEEM成为一种重要的光谱技术，但仍然存在根本性的误解。第一个现实的模型，非平衡Keldysh形式主义的基础上，提出了描述在BEEM实验中的电子传输。然而，尽管它取得了成功，它的使用仅限于通过称为格林函数抽取的计算方法来研究半无限结构。在这种情况下，我们已经扩展了这个模型的情况下，薄膜和异质结构，如自旋阀：从相同的假设，即电子遵循的能带结构的材料中，他们传播，我们已经建立了一个迭代公式，允许计算有限系统的格林函数的紧束缚方法，并将其编码在F90代码。同时，我们已经开发了一种更简单的方法，可以避免通过非平衡Keldysh形式主义。尽管它的简单性，我们已经表明，这种直观的方法给出了一些物理解释定性类似于非平衡态的方法。然而，对于更详细的研究，使用“非平衡方法”是不可避免的，特别是对于检测与层界面相关的厚度效应。

Si中自旋输运的偏压依赖特性及其导带底的探测

Bias dependent features in spin transport as a probe of the conduction band minima in Si

利用弹道电子磁显微镜（BEMM）的局部探测能力，在高织构Cu（100）/Si（100）肖特基界面上制备的Co/Au/NiFe自旋阀中观察到自旋输运的偏压依赖性的异常特征.这是由于应变的局部差异和肖特基界面处存在的失配位错，其增强了自旋翻转散射并加宽了透射电子的能量和角分布。累积地，这些使得传输的热电子能够探测Si中的不同导带最小值，从而在磁流中产生这种偏压依赖性特征。这项研究揭示了新的见解的自旋依赖性的间接带隙半导体Si的传输，并突出了独特的能力，BEMM在探测局部差异，在自旋输运在这样的纹理界面。

使用laser驱动的场致发射体的超快透射电子显微术：具有高相干电子束的飞秒分辨率

Ultrafast transmission electron microscopy using a laser-driven field emitter: femtosecond resolution with a high coherence electron beam

介绍了第一台由场发射阴极局域光电发射驱动的超快透射电子显微镜的研制。我们描述的仪器，光电发射器的概念和实现的定量电子束参数的实施。哥廷根UTEM为超快TEM建立了一个新的源，它采用了肖特基发射器的纳米局域线性光电发射，从而实现了从连续波到飞秒脉冲模式的自由可调时间结构的操作。利用这种发射机制，我们实现了聚焦束径为9 μ m，脉宽为200 fs，能量宽度为0.6 eV的超快电子显微镜记录脉冲特性。我们说明的可能性进行超快成像，衍射，全息和光谱与此仪器，并讨论利用强激光场和自由电子束之间的量子相干相互作用的机会。

扫描光电流显微镜揭示离子液体栅控WS2晶体管中的电子-空穴不对称性

Scanning photocurrent microscopy reveals electron-hole asymmetry in ionic liquid-gated WS2 transistors

我们进行扫描光电流显微镜WS 2离子液体门控场效应晶体管表现出高品质的双极传输。通过适当地偏置栅电极，我们可以反转光电流的符号，表明少数光载流子是电子或空穴。无论是在电子和空穴掺杂制度的光电流指数衰减的函数之间的距离的照明点和最近的接触，在协议的两端肖特基势垒器件模型。这使我们能够比较同一样品上少数电子和空穴的扩散长度的值和掺杂依赖性。有趣的是，少数载流子的扩散长度在空穴积累制度中比在电子积累制度中大几倍，指出WS 2中的电子-空穴不对称性。

介观超导-超导结中的Andreev散射和电导增强

Andreev scattering and conductance enhancement in mesoscopic semiconductor-superconductor junctions

研究半导体-超导体混合结构中介观效应的一个固有困难是在界面处经常形成大的肖特基势垒。在改善超导体与半导体异质结构的二维电子气（2DEG）之间的接触方面已经投入了大量的技术努力，并且近年来这对于例如GaAs-Al、GaAs-In和InAs-Nb结已经成为可能。这一发展促使定量的理论模型的样品特定的传输特性。我们的工作的目的是模拟弹道2DEG-S接口的正常区域中的QPC的导电性能，并考虑到由于弱肖特基势垒和/或非匹配的费米特性的半导体和超导体的散射。

利用飞秒光电流显微术成像纳米器件中的超快载流子输运

Imaging ultrafast carrier transport in nanoscale devices using femtosecond photocurrent microscopy

一维纳米器件，如半导体纳米线（NW）和单壁碳纳米管（SWNT），由于其在未来高速电子、光电子和传感器件中的潜在应用而被广泛研究。为了克服当前对当代器件速度的限制，研究具有超短时间尺度的载流子动力学是开发高速器件所必需的主要步骤之一。在本研究中，我们使用扫描光电流显微镜和时间分辨泵浦-探测技术相结合，可视化纳米器件中的超快载流子动力学。我们研究了载流子在一个金属电极附近产生的渡越时间，随后基于漂移和扩散运动向相反的电极传输。载体动力学已被测量为各种工作条件。特别是，从渡越时间中提取的载流子速度对于更大的负栅极偏压增加，因为肖特基势垒处的场强增加。

用于超快透射电子显微镜的激光驱动冷场发射源

Laser-driven cold-field emission source for ultrafast transmission electron microscopy

本研究研发了集成于超快透射电子显微镜的新型激光驱动线性冷场电子发射器，其性能较肖特基场发射体提升一个数量级，为超快原子尺度电子探测开辟新方向。

粘性电子流体中的扫描门显微术

Scanning Gate Microscopy in a Viscous Electron Fluid

我们测量了在0.1 K和30 K之间的温度下通过Ga [Al] As异质结构的输运。温度的升高使电子-电子散射速率增大，二维电子气中的粘性效应也随之出现。为了探测这种制度，我们测量所谓的附近电压，并使用电压偏置的扫描尖端，以引起可移动的局部扰动。我们发现，扫描门图像区分可靠的不同制度的电子输运。我们的数据是在良好的协议与最近的理论相互作用的电子液体在弹道和粘性制度的石墨烯测量刺激。然而，在Ga [Al] As中可观察到粘性效应的温度和密度范围与石墨烯材料系统非常不同。

超快透射电子显微术中应变动力学的纳米级衍射探测

Nanoscale diffractive probing of strain dynamics in ultrafast transmission electron microscopy

纳米结构系统中的光驱动高频应变波的控制是纳米声学进一步发展的重要组成部分。然而，广泛适用的实验手段，以定量映射这种结构的扭曲，其内在的超快时间和纳米长度尺度仍然缺乏。在这里，我们介绍了超快会聚束电子衍射（U-CBED）与纳米探测束的定量检索的时间相关的局部畸变张量。我们通过研究单晶石墨膜边缘附近的超快声变形来证明其能力。跟踪的结构失真与28 nm/700 fs的时空分辨率，我们观察到的声学膜呼吸模式与空间调制的振幅，由光学近场结构在膜边缘。此外，在膜边缘处发射面内极化声冲击波，其触发具有显著时空依赖性的二次声剪切波。实验结果进行了比较，在连续介质极限的数值声波模拟，突出微观耗散机制和弹道输运渠道的重要性。

弹道超材料

Ballistic Metamaterials

自由电子与电磁激发的相互作用是负责光的超强约束的基本机制，这反过来又使生物传感、近场显微镜、光学隐身、亚波长聚焦和超分辨率成像成为可能。这些独特的现象和功能主要依赖于由自由电子产生的光学元件的负介电常数。因此，纳米光子学和纳米光学的进展通常与在感兴趣的光频率下的新的负介电常数（等离子体）介质的开发有关。在这里，我们表明，在这种导电介质中的自由载流子的基本流动性显着改变了众所周知的自由电子气体的光学响应。我们表明，与自由电子的时间周期性运动的相互作用的亚波长尺度的纳米结构和时间周期性的电磁场的限制相关的弹道共振导致介质的电极化的强度的显着增强-的点，其中可以实现在复合材料中仅使用正的体介电常数组件的等离子体响应。这种弹道共振打开了等离子体，纳米光子学和超材料领域的许多新的组成材料，直到现在被认为是不适合这样的应用，并扩展了现有材料的工作频率范围，大大缩短了波长。作为一个概念的证明，我们实验证明，弹道共振在所有半导体超材料的结果在强烈的各向异性（双曲线）响应远高于超材料组件的等离子体频率。

稳定分支电子流

Stable Branched Electron Flow

扫描门显微镜显示的分支电子流的图案显示弹道电子轨迹的分布。图案的细节由远低于费米能量的幅度的远程掺杂剂的相关势确定。我们发现，即使电子密度显着降低，费米能量的变化超过背景电位振幅的模式仍然存在。分支图案对于载流子密度的变化是鲁棒的，但对于由样品的附加照明引起的背景电势的变化不是鲁棒的。

原子级洁净Si（100）上硅化钛岛的单电子隧穿效应

Titanium Silicide Islands on Atomically Clean Si(100): Identifying Single Electron Tunneling Effects

硅化钛岛是通过在原子级洁净的Si（100）衬底上真空沉积钛的薄膜（< 2 nm），然后退火到~800 ℃而形成的。扫描隧道显微镜（STM）和扫描隧道光谱已在这些岛上记录的电流-电压（I-V）曲线。由于每个岛与STM针尖和衬底形成双势垒隧道结（DBTJ）结构，因此根据SET的正统模型，它们将被期望表现出单电子隧穿（SET）。一些形成的岛足够小（直径< 10 nm）以在室温下表现出SET，并且在从这些小岛记录的一些I-V曲线中已经识别出SET的证据。这些曲线的正统模型的框架内进行了分析，并被发现是一致的，该模型，除了在当前步骤的I-V曲线的形状略有差异。然而，大多数岛屿，预计将表现出SET没有这样做，并没有可观察到SET的原因进行评估。最有可能的原因，没有SET被确定为是一个广泛的耗尽区在衬底和肖特基势垒降低由于费米能级钉扎的清洁硅附近的岛屿的表面状态。结果表明，虽然肖特基势垒可以作为一个有效的隧道结中的DBTJ结构，岛可能是不可靠的，在未来的纳米电子器件。因此，讨论了提高未来器件可靠性的方法。

纳米尺度下LSMO/Nb：STO异质界面电子输运的研究

Probing electron transport across a LSMO/Nb:STO heterointerface at the nanoscale

研究了不同温度下La $_{0.67}$ Sr $_{0.33}$ MnO $_3$（LSMO）在Nb：SrTiO $_3$（Nb：STO）上复合氧化物异质界面的电子输运.为此，我们采用了传统的电流-电压法以及弹道电子发射显微镜（BEEM），它可以探测横向不均匀性在纳米尺度上的运输技术。从电流-电压测量，我们发现，肖特基势垒高度（SBH）在LSMO/Nb：STO界面在低温下降低伴随着一个大于单位的理想因子。这是由于隧道占主导地位的输运所造成的界面处的耗尽宽度变窄。然而，BEEM研究这样的无偏接口，不表现出SBH降低在低温下，这意味着这是由修改的接口，由于施加的偏压触发，而不是一个固有的属性的接口。有趣的是，从BEEM研究中提取的纳米级SBH在器件的不同位置被发现在室温和低温下都是空间均匀和相似的。我们的结果强调了BEEM在表征此类非偏置复合氧化物界面处的电子输运及其均匀性方面的应用，并对偏置界面处SBH温度依赖性的起源产生了新的见解。

石墨烯/并五苯范德华界面处的纳米尺度电子输运

Nanoscale electronic transport at graphene/pentacene van der Waals interface

本研究制备了不同结构的石墨烯/并五苯范德华界面，结合C-AFM测量与电子输运模型确定界面能垒，揭示了并五苯分子排列方式对界面能垒的调控作用。