Single rare-earth ions as atomic-scale probes in ultra-scaled transistors
半导体器件的持续尺寸缩放已经将信息技术驱动到非常多样化的应用中。随着器件的尺寸接近基本极限，需要具有纳米分辨率和三维（3D）能力的计量技术用于器件优化。例如，局部电场和应变会强烈影响超尺度晶体管的性能。本文研究了硅超尺寸晶体管中单个铒离子对外加电场和应变的光谱响应。观察到由整体电场和局部电荷环境引起的斯塔克位移。此外，检测到小于$3\times 10^{-6}$的应变变化，这比半导体工业中使用的标准技术灵敏大约两个数量级。这些结果打开了新的可能性，非破坏性的局部应变和电场的超规模晶体管的沟道中的三维映射，使用单个铒离子作为超灵敏的原子探针。
2018-03-05 cond-mat.mes-hall physics.app-ph quant-ph
Ab-initio NEGF Perspective of Ultra-Scaled CMOS: From 2D-material Fundamentals to Novel Dynamically-Doped Transistors
使用精确的耗散DFT-NEGF原子模拟技术内的Wannier函数形式主义，我们给出了一个新的外观的亚10纳米缩放的可能性，为高性能CMOS应用。我们表明，良好的静电控制与高流动性的组合是至关重要的，以满足严格的路线图目标。对于由常规半导体材料（如Si、Ge或III-V族）制成的MOS晶体管，这些要求通常在小于10 nm的栅极长度处彼此对抗，并且尺寸缩放预期在12 nm栅极长度附近结束。我们证明，使用替代的2D沟道材料，如较少探索的HfS 2或ZrS 2，高驱动电流低至约6 nm，然而，是可以实现的。我们还提出了一种新的晶体管的概念，动态掺杂场效应晶体管，其规模比MOSFET的对应。与HfS 2等高迁移率材料结合使用时，它可以保持严格的高性能CMOS电流和竞争力的能量延迟性能，当使用单栅极架构和超紧凑设计缩小到1 nm栅极长度时。动态掺杂场效应晶体管进一步解决了超大规模器件和2D材料中掺杂的巨大挑战。
2020-10-14 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Scaled Atomic-Layer-Deposited Indium Oxide Nanometer Transistors with Maximum Drain Current Exceeding 2 A/mm at Drain Voltage of 0.7 V
在这项工作中，我们展示了规模的后端线（BEOL）兼容氧化铟（In 2 O3）晶体管的原子层沉积（ALD）的沟道厚度（Tch）为1.0-1.5 nm，沟道长度（Lch）下降到40 nm，等效氧化物厚度（EOT）为2.1 nm，创纪录的高漏极电流2.0 A/mm，在VDS为0.7 V的所有氧化物半导体。增强型In 2 O 3晶体管ID超过1.0 A/mm，在1 V的VDS也实现了通过控制通道厚度下降到1.0 nm，在原子层尺度。通过在HfO 2/In 2 O3氧化物/氧化物界面处形成超过4 E13/cm 2的高密度2D沟道来理解相对低迁移率非晶氧化物半导体中的这种高电流密度。
2020-12-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
High-frequency performance of scaled carbon nanotube array field-effect transistors
我们报告了碳纳米管阵列晶体管的射频性能，这些晶体管是通过在完全可扩展的器件平台上对齐高度分离的半导体碳纳米管组装而实现的。在100 nm的栅极长度，我们观察到输出电流饱和，并获得测量，非本征电流增益和功率增益截止频率，分别为7 GHz和15 GHz。虽然非本征电流增益与现有技术相当，但非本征功率增益得到改善。153 GHz和30 GHz的去嵌入的本征电流增益和功率增益截止频率是迄今为止实验达到的最高值。我们分析了直流和交流性能参数的一致性，并讨论了碳纳米管阵列晶体管在高频电子学中未来应用的要求。
2012-08-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
High yield fabrication of chemically reduced graphene oxide field effect transistors by dielectrophoresis
我们展示了高产量的制造场效应晶体管（FET）使用化学还原的氧化石墨烯（RGO）片悬浮在水中组装通过介电泳。在Ar/H_2气氛中200 ℃退火1h后，器件的两端电阻提高了一个数量级。随着背栅电压的施加，所有的器件都显示出FET行为，最大空穴和电子迁移率分别为4.0和1.5 cm 2/Vs。这项研究显示了基于石墨烯的纳米电子器件的规模化制造的希望。
2010-02-02 cond-mat.mes-hall
High-frequency performance of graphene field effect transistors with saturating IV-characteristics
研究了采用氮化硼栅介质的石墨烯场效应晶体管（GFET）的高频性能。器件显示饱和IV特性和fmax值高达34 GHz，在600 nm的通道长度。fT和fmax的偏置依赖性和双极性通道对双极性和输出电阻的影响也进行了研究。
2011-12-13 cond-mat.mes-hall
Numerical analysis of the radio-frequency single-electron transistor operation
本文用正统理论数值分析了非超导状态下射频单电子晶体管（RF-SET）的响应和噪声限制电荷灵敏度。特别是，我们已经研究了性能对Q的谐振电路的品质因数Q的依赖性，Q值低于和高于对应于同轴电缆和SET之间的阻抗匹配的值。
2003-08-11 cond-mat.mes-hall
Black Phosphorus Radio-Frequency Transistors
近年来，层状黑磷（BP）的少层和薄膜形式在高性能纳米电子学和红外光电子学中具有广阔的应用前景。层状BP薄膜提供了约0.3 eV的适度带隙和高载流子迁移率，导致晶体管具有良好的开关比和高的通态电流密度。在这里，我们首次展示了黑磷场效应晶体管的千兆赫频率操作。这里展示的BP晶体管显示出良好的电流饱和，通断比超过2000。我们实现了超过270 mA/mm的电流密度和超过180 mS/mm的空穴传导的DC损耗。使用标准的高频表征技术，我们测量了短路电流增益截止频率为12 GHz的fT和20 GHz的最大振荡频率fmax在300 nm沟道长度的设备。由于其有限带隙产生的良好电流饱和特性，BP器件可以在电压和功率增益方面为高频电子器件提供优于石墨烯晶体管的优势，从而使未来无处不在的晶体管技术能够在多GHz频率范围及更高频率范围内工作。
2014-10-14 cond-mat.mes-hall
Charge sensitivity of radio frequency single-electron transistor (RF-SET)
对RF-SET的电荷灵敏度进行了理论分析。我们使用"正交“方法，并考虑载波频率远小于$I/e$的情况，其中$I$是通过RF-SET的典型电流。优化的噪声限制灵敏度由温度$T$决定，并且在低$T$下，其仅比常规单电子晶体管的灵敏度小1.4倍。
1999-02-15 cond-mat.mes-hall
Radio-frequency reflectometry on an undoped AlGaAs/GaAs single electron transistor
射频反射仪在亚微米未掺杂的AlGaAs/GaAs器件中演示。无掺杂单电子晶体管（SET）因其电荷稳定性和热循环后稳健的电子性质而成为研究单电子现象的有吸引力的候选者。然而，这些器件需要大的顶栅，这不适合于快速和灵敏的射频反射测量技术。在这里，我们证明射频反射是可能的，在一个未掺杂的SET。
2014-01-08 cond-mat.mes-hall
Datta-and-Das spin transistor controlled by a high-frequency electromagnetic field
我们发展了在高频电磁场（修整场）存在下通过自旋调制器器件（所谓的Datta和Das自旋晶体管）的自旋相关输运理论。解决了缀饰电子的薛定谔问题，我们证明了场极大地改变了自旋输运。特别地，修整场导致自旋轨道耦合常数的重整化，这改变了自旋晶体管的导电性。该效应为在未来的自旋光电子器件中控制自旋极化电子输运奠定了基础。
2016-04-29 cond-mat.mes-hall
Atomistic Full-Band Simulations of Monolayer MoS2 Transistors
采用全带弹道量子输运模拟方法，利用密度泛函理论得到的原子紧束缚哈密顿量，研究了深尺度单层MoS2 n沟道金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）的输运性质.我们的模拟表明，单层MoS2 MOSFET可以提供接近理想的亚阈值斜率，并抑制漏致势垒降低（DIBL）和栅致漏漏极泄漏（GIDL）。然而，这些全频带模拟也表现出有限的带宽。这些弹道模拟还在与最低导带的能量的窄宽度相关联的输出特性中表现出负微分电阻（NDR），但是该NDR可以通过在MoS2中的散射而显著减小或消除。
2013-11-16 cond-mat.mes-hall
Defect detection in nano-scale transistors based on radio-frequency reflectometry
介绍了硅单电子晶体管（SET）的射频反射测量。在低温（<4 K）下，除了与SET点的充电相关联的预期库仑阻塞特征之外，还观察到准周期振荡，其在SET点完全空的完全耗尽状态下持续存在。通过模拟证实的模型表明，这些振荡源自位于重掺杂多晶硅栅极堆叠中的非预期浮置栅极的充电。本实验所用的技术可应用于纳米级SET和场效应晶体管中各种电荷缺陷的详细光谱分析
2011-09-21 cond-mat.mes-hall
High-Frequency Properties of a Graphene Nanoribbon Field-Effect Transistor
我们提出了一个石墨烯纳米晶体管场效应晶体管（GNR-FET）的分析器件模型。所考虑的GNR-FET基于异质结构，该异质结构由覆盖在高导电衬底（背栅）和控制直流和交流源漏电流的顶栅之间的纳米带阵列组成。使用开发的模型，我们推导出明确的分析公式GNR-FET作为信号频率的函数，电子的碰撞频率，和顶栅长度。从弹道和强烈的碰撞电子输运的过渡被认为是。
2008-07-28 cond-mat.mes-hall
Charge noise analysis of an AlGaAs/GaAs quantum dot using transmission-type radio-frequency single-electron transistor technique
射频工作的单电子晶体管是一种高灵敏度、快速响应的静电计，它对研究单电荷动力学具有重要的意义。我们使用传输型rf-SET技术研究了AlGaAs/GaAs量子点中的高频（高达1 MHz）电荷噪声。在量子点附近的陷阱上的电子捕获和发射动力学由泊松过程支配。测量单个俘获事件的最大带宽约为1 MHz，这与在可测量电流（~0.1pA）中观察单电子隧穿振荡所需的带宽相同。
2000-06-01 cond-mat.mes-hall
Assessment of High-Frequency Performance Limits of Graphene Field-Effect Transistors
采用自洽量子模拟研究了沟道长度小于20 nm的石墨烯场效应晶体管（FET）的高频性能极限。结果表明，尽管Klein带-带隧穿对于亚100 nm石墨烯FET是显著的，但即使在20 nm的沟道长度下也可以实现大于3的良好的介电和弹道开关比。在20 nm的沟道长度下，对于各种栅极绝缘体厚度值，本征截止频率保持在几个THz，但是薄的栅极绝缘体对于在存在寄生电容的情况下良好的介电常数和较小的截止频率退化是必要的。本征截止频率接近由石墨烯动力学电感和量子电容设定的LC特征频率，约为100 GHz \cdot μm除以栅极长度。
2011-02-07 cond-mat.mes-hall
Sensitivity and Linearity of Superconducting Radio-Frequency Single-Electron Transistors: Effects of Quantum Charge Fluctuations
研究了准粒子共隧穿参数$α=8E_{J}/E_{c}$较大时准粒子量子涨落对超导射频单电子晶体管（RF-SET）工作的影响，其中$E_{J}$和$E_{c}$分别为约瑟夫森能和充电能.我们发现，对于$α>1$，尽管量子涨落使SET充电能量重整化并洗出准粒子隧穿阈值，但子能隙RF-SET操作仍然是可行的。令人惊讶的是，这样的RF-SET显示出优于当量子波动较弱时获得的线性度和信噪比，同时仍然表现出优异的电荷灵敏度。
2003-10-15 cond-mat.mes-hall
Analysis of the radio-frequency single-electron transistor with large quality factor
本文分析了射频单电子晶体管（RF-SET）的响应和噪声极限灵敏度，将已有的理论推广到任意大品质因数Q的RF-SET谐振电路的情况。结果表明，当RF SET响应在Q值处达到最大值时，RF SET灵敏度随Q值的增加而单调下降，Q值大致对应于阻抗匹配条件。此外，我们提出了一种新的操作模式的RF SET，其中的入射RF波的泛音是在谐振与槽路。
2003-05-01 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
Explicit drain-current model of graphene field-effect transistors targeting analog and radio-frequency applications
我们提出了一个紧凑的物理为基础的模型的电流-电压特性的石墨烯场效应晶体管，特别感兴趣的模拟和射频应用，石墨烯的带隙工程可能是不需要的。物理框架是场效应模型和漂移扩散载流子输运。推导出了漏极电流连续覆盖所有工作区的显式闭合表达式。该模型已与测量的原型设备进行了基准测试，证明了准确性和预测行为。最后，我们展示了固有增益作为RF /模拟应用中常用的品质因数的投影示例。
2011-06-24 cond-mat.mes-hall
Small-signal model for 2D-material based field-effect transistors targeting radio-frequency applications: the importance of considering non-reciprocal capacitances
提出了二维材料场效应晶体管的小信号等效电路。假设电荷守恒和非互易电容，因此该模型可以用于在器件和电路级别进行可靠的预测。在这种情况下，明确和准确的解析表达式的主要射频数字的优点，这些设备。此外，直接参数提取方法提供了基于S参数测量。除了本征电容，电容和输出电导，我们的方法允许提取漏/源金属接触和访问电阻的串联组合。在处理低维场效应晶体管时，考虑这些非本征电阻是最重要的。
2017-09-08 cond-mat.mes-hall
Radio-frequency dispersive detection of donor atoms in a field-effect transistor
射频色散读出可以为诸如纳米线器件的纳米尺度结构提供有用的探针，特别是当电荷感测的实现不是直接的时。在这里，我们展示了分散的“只栅”读出的磷捐助者在硅纳米级晶体管。该技术使得能够访问仅隧道耦合到一个接触的状态，这是不容易通过其他方法实现的。这使我们能够在设备通道中定位随机放置的单个供体。此外，该设置自然地与对探测的施主状态的高带宽访问兼容，并且可以帮助基于耦合施主的量子位的实现。
2014-03-13 cond-mat.mes-hall
Full frequency voltage noise spectral density of a single electron transistor
我们计算了单电子晶体管（SET）的电压波动的全频谱密度，用作静电计偏置库仑阈值以上，使通过SET的电流进行顺序隧道事件。我们考虑正常态SET和超导SET。整个频谱从低频电报噪声量子噪声的频率相当的SET充电能量$(E_{C}/\hbar)$，和高频奈奎斯特噪声进行了描述。我们考虑到使用实时图解Keldysh技术的SET和被测系统之间的能量交换。电压波动决定了SET对被测系统的反作用，我们具体讨论了超导电荷量子比特读出和测量单个库珀对盒的所谓库仑阶梯的情况。
2002-11-04 cond-mat.mes-hall
Low Frequency Electronic Noise in Single-Layer MoS2 Transistors
无处不在的低频1/f噪声可能是纳米器件性能和应用的限制因素。在这里，我们定量研究了单层过渡金属二硫属化物二硫化钼场效应晶体管的低频电子噪声。测量的1/f噪声可以通过迁移率波动的经验公式来解释，其中真空（< 10-5 Torr）中的Hooge参数范围在0.005和2.0之间。在环境条件下，场效应迁移率下降，噪声幅度增加了一个数量级，揭示了大气吸附物对电荷输运的显着影响。此外，当器件从300 K冷却到6.5 K时，观察到单个洛伦兹产生-复合噪声增加了一个数量级。
2013-08-15 cond-mat.mes-hall
Electrolyte gate dependent high-frequency measurement of graphene field-effect transistor for sensing applications
我们在2.4 GHz下对电解质门控石墨烯场效应晶体管（GFET）进行了射频（RF）反射测量，利用可调谐的阻抗匹配匹配电路。我们证明了石墨烯的栅极电压依赖的RF电阻率可以推导出，即使在电解质的存在下，这是在与石墨烯层直接接触。的RF电阻率被发现是一致的，其DC对应在全栅电压范围内。此外，为了获得高频传感应用的潜力，我们展示了纳秒级时间分辨率的时间依赖性门控。
2014-01-02 cond-mat.mes-hall
Single Carbon Nanotube Transistor at GHz Frequency
我们报告的顶栅单碳纳米管晶体管的微波操作。从传输测量在0.1-1.6 GHz的范围内，我们推导出器件的μ gm和栅极纳米管电容Cg的微和纳米器件。一个大的和频率无关的gm约20微西门子观察短的设备，这符合最好的直流结果。60 aF/微米的每单位栅极长度的电容是介电常数等于10的常规氧化物上的顶栅极的典型电容。该值比纳米管量子电容低3-5倍，根据最近的模拟，纳米管量子电容有利于高的渡越频率。对于我们最小的设备，我们发现一个大的渡越频率等于50 GHz的长度依赖性没有饱和的证据。
2008-06-04 cond-mat.mes-hall
Graphene field-effect transistors with gigahertz-frequency power gain on flexible substrates
在射频（RF）下工作的柔性电子产品的开发需要将优异的电子性能和承受高水平应变的能力相结合的材料。在这项工作中，我们制造石墨烯场效应晶体管（GFET）的柔性衬底上的石墨烯生长的化学气相沉积（CVD）。我们的器件具有单位电流增益频率fT和单位功率增益频率fmax，分别高达10.7和3.7 GHz，应变限值为1.75%。这些器件代表了唯一报道的在应变水平高于0.5%时实现千兆赫兹频率功率增益的技术。因此，它们证明了CVD石墨烯的潜力，可以实现广泛的灵活电子技术，这些技术需要高灵活性和RF操作。
2013-02-06 cond-mat.mes-hall
On-Chip Matching Networks for Radio-Frequency Single-Electron-Transistors
在这封信中，我们描述了一个射频超导单电子晶体管（RF-SSET）的工作与片上超导LC匹配网络组成的螺旋电感L和它的电容到地。超导网络具有较低的寄生电容，并给出了一个更好的匹配RF SSET比商业芯片电感。此外，超导网络具有可忽略的低耗散，导致对RF-SSET阻抗变化的敏感响应。在子带隙区的电荷灵敏度为2.4*10^-6 e/（Hz）^1/2，能量灵敏度为1.9 hbar，表明RF-SSET工作在散粒噪声极限附近。
2007-08-07 cond-mat.mes-hall
Microwave Nanotube Transistor Operation at High Bias
我们测量小信号，1 GHz的源漏动态电导的背栅单壁碳纳米管场效应晶体管在低和高直流偏置电压。在所有偏置电压下，1 GHz下的固有器件动态电导与低频动态电导相同，与远高于1 GHz的截止频率的预测一致。这项工作是一个重要的一步，对射频和微波放大器的纳米管晶体管的全面表征。
2005-09-05 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
Modelling of field-effect transistors based on 2D materials targeting high-frequency applications
在现代技术社会中，新技术对于连通性和通信的空前扩展是必要的。5G及以后的无线通信系统的特定需求，以及未来物联网部署的设备，导致自2011年以来，石墨烯和相关材料（GRM）被认为是未来电子产品的有前途的候选者，这是半导体行业的战略规划文件。石墨烯是一种单原子厚度的碳，由于其固有的优越载流子迁移率和非常高的饱和速度，是一种很有前途的高频应用材料。这些特殊的载流子输运特性表明，基于GRM的场效应晶体管可能优于其他技术。本论文主要研究基于GRM的场效应晶体管和电路的建模、性能预测和仿真。这项工作的主要目标是提供模型和工具，以缓解以下问题：（i）获得对单层和双层石墨烯器件以及更一般地基于2D材料的器件的技术控制，（ii）评估射频（RF）性能和微波稳定性，（iii）针对其他现有技术进行基准测试，（iv）为器件和电路设计提供指导，（v）由基于GRM的晶体管形成的电路的模拟。
2017-09-05 cond-mat.mes-hall
Small-Signal Capacitance and Current Parameter Modeling in Large-Scale High-Frequency Graphene Field-Effect Transistors
建立了射频石墨烯场效应管小信号电流和电容特性的解析模型。该模型是基于在漂移扩散电流连续性方程解的框架中获得的石墨烯通道中的化学势的显式分布（包括在高源极-漏极偏压下的双极电导率）。考虑到漏极电流饱和的两种模式，包括漂移速度饱和或静电夹断，小信号漏电流和输出电导特性建模。得到了高频GFET的复电流增益和截止频率的解析表达式。该模型可以描述寄生电阻，电容，界面陷阱对非本征电流增益和截止频率的影响。
2011-12-16 cond-mat.mes-hall
Contact resistance assessment and high-frequency performance projection of black phosphorus field-effect transistor technologies
在这项工作中，黑磷（BP）的场效应晶体管（FET）从不同的技术以前报道的接触质量的评价是通过一个有效的和可靠的接触电阻提取方法的基础上，个别设备的实际特性。一个很好的协议之间取得的提取值与这里使用的Y-函数方法和参考值与其他方法考虑内部值，以及与更昂贵的方法，涉及制造的测试结构。该方法能够直接评估同一技术中的不同步骤，并包含接触特性的温度依赖性。通道现象对提取的接触电阻值没有影响。高频性能的预测获得的基础上提取的接触电阻的制造设备。
2020-10-22 cond-mat.mes-hall
A Graphene Field-Effect Transistor Based Analogue Phase Shifter for High-Frequency Applications
我们提出了一种基于石墨烯的移相器的射频（RF）相控阵应用。所设计的相移系统的核心由共源极放大器配置中使用的石墨烯场效应晶体管（GFET）组成。通过利用石墨烯的量子电容及其对终端晶体管偏置的依赖性来控制RF信号的相位。特别是，通过独立地调谐所施加的栅极到源极和漏极到源极偏置，我们观察到，在超高频带中，信号的相位可以在2.5 dB的恒定增益下变化近200度。另外，如果仅栅极偏置被用作控制信号，并且漏极根据前者被线性偏置（即，在完全模拟操作中），仅使用一个晶体管就可以实现85度的相移，并且保持0dB的增益，最大变化为1.3dB。后一种设计可以通过应用平衡的分支线配置来改进，该配置显示出与其他最先进的移相器相比具有竞争力。这项工作为石墨烯技术的开发铺平了道路，成为高频工作的有源模拟移相器的核心。
2021-03-15 cond-mat.mes-hall
Measurement of finite-frequency current statistics in a single-electron transistor
纳米尺度结构中的电子输运受到库仑相互作用的强烈影响，库仑相互作用引起电荷流中的相关性，并在电流的波动中留下清晰的指纹。一个完整的理解的基本物理过程需要测量的电波动的所有时间和频率尺度，但实验迄今为止已被限制在固定的频率范围内的宽带检测电流波动是一个固有的困难的实验过程。在这里，我们证明了在一个单电子晶体管（SET）的电波动可以准确地测量所有相关的频率使用附近的量子点接触片上实时检测的电流脉冲在SET。我们直接测量了频率依赖的电流统计，从而充分表征了SET中的基本隧穿过程。我们的实验为进一步研究量子输运中的相互作用和相干诱导的关联效应铺平了道路。
2012-01-10 cond-mat.mes-hall
Very high frequency spectroscopy and tuning of a single-Cooper-pair-transistor with an on-chip generator
我们考虑一个单一的库珀对晶体管（SCPT）的电容耦合到一个电压偏置的约瑟夫森结，用作高频发生器。由于由约瑟夫森结产生的光子的高能量，引起了能级之间的跃迁，不限于前两个能级，并且测量了这种照射对SCPT的DC约瑟夫森电流的影响。这允许在高能量下探测SCPT的能级的相位和栅极偏置依赖性。由于光子的能量可以高于超导能隙，我们不仅可以诱导库珀对的转移，而且可以诱导准粒子通过SCPT岛的转移，从而控制SCPT的中毒。我们发现，这可以降低和增加的平均约瑟夫森能量的SCPT：它的超电流，然后控制高频
2007-03-26 cond-mat.mes-hall
Observation of single phonon-mediated quantum transport in a silicon single-electron CMOS transistor by RMS noise analysis
我们探讨声子介导的量子输运通过商业CMOS晶体管的电子噪声特性。由于沟道中的单个杂质原子，该器件表现为单电子晶体管。一个低噪声低温CMOS跨导放大器被利用来执行低频率噪声特性的单电子，单施主和单声子制度的同时，否则通过标准的稳定性图不可见。单电子隧穿以及声子介导的功能出现在均方根噪声测量。声子是通过杂质原子的产生-复合现象以高频发射的。声子衰减与低频下的洛伦兹$1/f^2$噪声相关。
2020-07-13 cond-mat.mes-hall
Limitations of the intrinsic cut-off frequency to correctly quantify the speed of nanoscale transistors
严格分析了基于电流增益等于1（0 dB）的固有截止频率（$f_T$）的定义。根据漏极、源极和栅极上的电荷和电通量随时间的变化，建立了准静态估计$f_T$的有效性条件。由于位移电流，穿过沟道长度的电子产生有限时间宽度的电流脉冲。对于瞬态扰动后电流的固有延迟时间与这种宽度相当的电子器件，位移电流不能忽略，准静态近似变得不准确。我们提供了一些弹道晶体管的准静态近似下的估计$f_T$的数值结果可以是一个数量级大于从一个依赖于时间的数值模拟的固有延迟时间（包括粒子和位移电流）的预测。在其他弹道晶体管中，我们表明，栅极电流相量可以小于漏极在所有频率，给$f_T$没有有限的值。
2017-04-04 cond-mat.mes-hall
A Predictive Analytic Model for High-Performance Tunneling-Field Effect Transistors Approaching Non-Equilibrium Green's Function Simulations
提出了一种新的紧凑的建模方法，它描述了全电流-电压（I-V）特性的高性能（积极按比例缩小）隧穿场效应晶体管（TFTs）基于同质结直接带隙半导体。该模型基于两个关键特征的解析描述，其捕获了与TFTs相关的主要物理现象：1）从源到沟道的电势分布，以及2）带隙区域中的复杂带的椭圆曲率。本文提出用源和沟道的一维泊松方程来描述同质结薄膜晶体管中的电势分布。这允许量化源极/漏极掺杂对器件性能的影响，这是TFET建模中通常忽略但在超大规模器件中高度相关的方面。紧凑的模型进行了验证，通过比较与国家的最先进的量子输运模拟使用的3D全带原子的方法的基础上的非平衡格林函数（NEGF）。它示出，该模型再现具有良好的精度，从模拟中获得的数据在所有区域的操作：开/关状态和n/p分支的传导。这种方法允许计算TFFET中的能量依赖性带间隧穿电流，这是一个允许深入了解底层器件物理的功能。该方法的简单性和准确性提供了一个强大的工具，以定量的方式探索各种各样的参数（材料，尺寸和/或几何形状相关）如何影响TFET的性能在任何偏置条件下。因此，所提出的模型提出了一个实际的补充计算昂贵的模拟，如三维NEGF的方法。
2015-10-30 cond-mat.mes-hall
Graphene microwave transistors on sapphire substrates
我们已经开发了在微波频率下工作的蓝宝石衬底上的金属氧化物石墨烯场效应晶体管（MOGFET）。对于单层膜，我们得到的渡越频率高达~ 80 GHz的栅极长度为200 nm，和功率增益的最大频率约为3 GHz的这个特定的样品。鉴于蓝宝石上纳米结构的电荷噪声大幅降低，以及这种材料在低温下的高稳定性和高性能，我们的蓝宝石MOGFET非常适合低温宽带低噪声放大器。
2011-06-27 cond-mat.mes-hall
Observing sub-microsecond telegraph noise with the radio frequency single electron transistor
电报噪声，这源于亚稳态捕获点之间的电荷切换，变得越来越重要，因为设备的尺寸接近纳米级。对于基于电荷的量子计算，这种噪声可能导致退相干和读出保真度的损失。在这里，我们使用一个射频单电子晶体管（rf-SET）探测电报噪声存在于一个典型的基于量子计算机架构。我们经常观察到微秒电报噪声，这是由表面栅极偏置定义的局部静电势的强函数。我们提出了一种方法，用于研究电报噪声使用的rf-SET和显示结果的电荷陷阱中，一个单一的电子的捕获和发射控制的偏置施加到表面栅极。
2004-09-22 cond-mat.mes-hall
Current noise of a single-electron transistor coupled to a nano-mechanical resonator
在经典模式下计算了单电子晶体管与纳米机械谐振器耦合时的电流噪声谱。SET岛上的电荷和谐振器的位置之间的相关性引起了一个独特的噪声频谱，它可以是非常不同的非耦合SET。耦合系统的电流噪声谱在谐振器频率和谐振器频率的两倍处都有峰值，并且零频率噪声有很强的增强。峰值的高度由SET和谐振器之间的耦合强度、谐振器的阻尼和系统的温度控制。
2004-08-03 cond-mat.mes-hall
Impedance of the single electron transistor at radio-frequencies
我们在实验上测量了单电子晶体管（SET）在与电子隧穿速率相当的激励频率下的阻抗。与通常的rf-SET操作不同，激励信号被施加到器件的栅极。在零源极-漏极偏置下，单电子晶体管的阻抗显示电阻（西西弗斯电阻）和电抗（隧穿电容）分量。我们研究了偏置依赖的复阻抗，调查其响应的电子隧道速率变得大的驱动频率。实验数据进行比较，从主方程模型计算的值。
2011-08-17 cond-mat.mes-hall
Single-Shot Readout with the Radio Frequency Single Electron Transistor in the Presence of Charge Noise
射频单电子晶体管（rf-SET）具有读出固态量子计算机所必需的关键要求。这项工作探讨了在1/f和电报电荷噪声存在下使用rf-SET作为单次读出设备。对于1/f噪声的典型频谱，我们发现对于信号q > 0.01e，高保真度，单次测量是可能的。对于电报噪声的情况下，我们提出了一种互相关测量技术，使用两个rf-SET来抑制随机开关事件对读出的影响。我们证明了这种技术通过监测微秒时间尺度上的金属双点系统的电荷状态。这样的方案将有利于在固态量子计算机中实现高读出保真度。
2004-09-22 cond-mat.mes-hall
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
Cryogenic preamplification of a single-electron-transistor using a silicon-germanium heterojunction-bipolar-transistor
本文研究了一种用于单电子晶体管（SET）低温预放大的硅锗异质结双极晶体管（HBT）。SET电流直接调制HBT的基极电流。将HBT-SET电路浸入液氦中，测量了其从低频到几MHz的频率响应。在较低频率下，采用HBT的电流增益和噪声频谱导致信噪比（SNR）比不采用HBT的情况大10-100倍。与没有HBT放大相比，由SNR = 1定义的过渡频率已经扩展了多达10倍。在所研究的工作范围内，HBT低温前置放大器的功耗约为5 nW至5 μW。该电路还在时域中的单电子电荷读出配置中操作，作为用于单自旋读出的放大方法的原理证明。
2015-09-28 cond-mat.mes-hall
Radio frequency performance projection and stability trade-off of h-BN encapsulated graphene field-effect transistors
六方氮化硼（h-BN）封装显著改善了石墨烯中的载流子传输。这项工作研究了在石墨烯场效应晶体管（GFET）的射频（RF）性能方面实施封装技术的好处。为此，我们设计了一个漂移扩散自洽模拟器来模拟GFET的电学特性。迁移率和饱和速度的信息是通过考虑相关的散射机制，影响载流子输运的系综蒙特卡罗模拟器。射频品质因数是使用一个精确的小信号模型，包括非互易电容模拟。结果表明，截止频率可以按比例上升到由渡越时间的倒数给出的物理极限。预计在几个THz的量级上的预计最大振荡频率将超过由基于InP和Si的RF晶体管所展示的值。现有的权衡之间的功率增益和稳定性和栅极电阻所发挥的作用进行了研究。高功率增益和稳定性是可行的，即使该设备是远离电流饱和操作。最后，讨论了器件单边化的好处和利用负微分电阻区获得负阻增益的方法。
2019-03-27 cond-mat.mes-hall
Continuous-wave and Transient Characteristics of Phosphorene Microwave Transistors
采用0.3 μ m长栅和15 nm厚Al_2O_3栅绝缘层的少层磷烯MOSFET，由于探测焊盘较大，寄生电容较大，去嵌入后正向电流截止频率为2 GHz，最大振荡频率为8 GHz.发现晶体管的栅极滞后和漏极滞后在1 μ s或更小的量级上，这与DC特性中缺乏滞后、载流子冻结或持久光电导性一致。这些结果证实磷烯MOSFET可以是一个可行的微波晶体管的小信号和大信号应用。
2016-03-16 cond-mat.mes-hall
Record Maximum Oscillation Frequency in C-face Epitaxial Graphene Transistors
最大振荡频率（fmax）量化了有用电路操作的实际上限。我们在这里报告的晶体管中使用外延石墨烯生长在SiC的C面的最大频率为70 GHz。这是对在现有高频晶体管研究中使用的Si面外延石墨烯的显著改进，例证了C面外延石墨烯的优越电子学潜力。使用高κ介电T栅极和自对准触点的精心晶体管设计进一步促成了破纪录的fmax。
2013-02-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effects of Interface Roughness Scattering on Radio Frequency Performance of Silicon Nanowire Transistors
分析了n型硅纳米线晶体管（SiNWT）中原子级界面粗糙度对射频性能的影响。采用基于sp3d5s？* 的三维全带量子输运模拟方法，对界面粗糙度散射进行了统计研究。紧约束模型当SiNWT的直径按比例缩小到3nm以下时，IRS导致截止频率的显著降低。粗糙表面引起的导带边的起伏导致电子通过模失配反射。这种效应降低了电子的速度，从而大大降低了截止频率。
2011-11-15 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph
Large-Signal Model of Graphene Field-Effect Transistors -- Part II: Circuit Performance Benchmarking
本文提出了一个电路性能基准测试，使用石墨烯场效应晶体管的大信号模型，在这两部分论文的第一部分中报告。为了测试该模型，它已被实现在一个电路模拟器。具体来说，我们模拟了一个高频性能放大器，以及利用石墨烯双极性的其他电路，如倍频器，射频次谐波混频器和乘法器相位检测器。各种模拟，包括直流，瞬态动力学，伯德图，S参数，功率谱已与实验数据进行比较，以评估模型的有效性。
2016-05-26 cond-mat.mes-hall
Frequency as a Clock: Synchronization and Intrinsic Recovery in Graphene Transistor Dynamics
Brazilian Nanotechnology National Laboratory (LNNano), Brazilian Center for Research in Energy and Materials (CNPEM)（巴西国家纳米技术实验室，巴西能源与材料研究中心）；“Gleb Wataghin” Institute of Physics, State University of Campinas（圣保罗州立大学格列布·瓦塔金物理研究所）；Research Center for Electronic and Optical Materials, National Institute for Materials Science（日本国立材料研究所电子与光学材料研究中心）；Research Center for Materials Nanoarchitectonics, National Institute for Materials Science（日本国立材料研究所材料纳米架构研究中心）
本文提出统一动力学模型，通过载流子注入与再吸收竞争揭示GFET迟滞的频率无关弛豫与频率锁定双区域，解释非易失效应并预测回线演变，指导石墨烯电子设计。
2025-10-08 cond-mat.mes-hall
Radio-frequency-driven motion of single Cooper pairs across the superconducting single-electron transistor with dissipative environment
我们报告的频率锁定转移的单个库珀对的超导单电子铝晶体管嵌入在耗散环境（片上铬电阻R = 40千欧）的效果。晶体管是直流电压偏置的，并且频率为f的几MHz的谐波信号被施加到栅极。由于弛豫速率很大，每个时钟周期在每个结中发生一次单对的单向传输，并且在晶体管的I-V曲线中形成I = 2 ef处的电流平台。机制（超导，朗道-齐纳隧道，准粒子隧道等）。恶化的锁相制度进行了讨论。
2001-05-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Current fluctuations of noncollinear single-electron spin-valve transistors
本文从理论上研究了非共线单电子自旋阀晶体管在序贯隧穿极限下的有限频率和零频率电荷电流涨落。所考虑的系统由两个隧道结，连接一个小的中央金属岛的两个非共线磁化的铁磁引线。由于自旋相关的隧道耦合和中心电极上的电子-电子相互作用，存在作用于累积的岛自旋的交换场。我们分析了这种多粒子相互作用效应如何影响电流噪声。详细地说，我们提出，该领域导致减少的子泊松Fano因子。
2012-06-05 cond-mat.mes-hall
