Effective capacitance in a single-electron transistor
从Kubo电导公式出发，计算了单电子晶体管在交流信号驱动下的频率响应。在最低阶近似下处理隧穿过程，对很宽的参数范围都有效，我们发现即使在库仑阻塞下，由于虚拟过程，也有一个有限的反应部分。在低频下，这可以通过有效电容来描述。这种效应可以用射频（rf）SET中的微波反射测量来探测，前提是周围环境的电容不会完全掩盖SET的电容。
2008-03-10 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
Large-Signal Model of Graphene Field-Effect Transistors -- Part I: Compact Modeling of GFET Intrinsic Capacitances
我们提出了一个电路兼容的紧凑模型的石墨烯场效应晶体管（GFET）的本征电容。结合紧凑的漏极电流模型，开发了GFET的大信号模型，将这两种模型结合起来，作为模拟石墨烯基集成电路的电气行为的工具，处理电路的DC、瞬态行为和频率响应。漏极电流模型是基于漂移扩散机制的载流子输运加上一个适当的场效应的方法。本征电容模型包括一个16电容矩阵，包括自电容和跨电容的四端GFET。为了保证电荷守恒，使用了Ward-Dutton线性电荷分配方案。大信号模型已在Verilog-A中实现，与传统的电路仿真器兼容，并作为完整GFET器件模型的起点，可以包含额外的非理想性。
2016-05-26 cond-mat.mes-hall
Proposal for a Negative Capacitance Topological Quantum Field-Effect Transistor
本文提出一种利用负电容和铁电材料实现低开关电压的拓扑量子场效应晶体管方案，并讨论了其实现中的材料挑战。
2022-01-14 cond-mat.mes-hall
The ferroelectric field-effect transistor with negative capacitance
将铁电负电容（NC）集成到场效应晶体管（FET）中，有望打破被称为玻尔兹曼暴政的功耗的基本限制。然而，在非瞬态非滞后状态下实现稳定的静态负电容仍然是一项艰巨的任务。这个问题源于对如何将由于畴态的出现而产生的NC的基本起源用于实现NC FET缺乏理解。提出了一种新颖的具有稳定可逆静电负电容的铁电畴基场效应晶体管的设计。铁电电容器的电介质涂层使负电容可调，极大地提高了场效应晶体管的性能。
2022-02-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Evaluation of a gate capacitance in the sub-aF range for a chemical field-effect transistor with a silicon nanowire channel
场效应晶体管（FET）沟道长度和宽度为几十纳米，其栅电容的评估是传感器应用的关键点。然而，在aF范围内或更小的电容的实验和精确评估是极其困难的。在这里，我们报告的提取的电容下降到0.55 aF的硅FET与纳米级线通道，其宽度和长度分别为15和50 nm。该提取可以通过使用四种测量的组合来实现：双栅极调制的电流特性，由单个电子的俘获和脱陷引起的随机电报信号噪声，电介质的极化噪声，以及低温下显示库仑阻塞的电流特性。这样一个小的栅极电容的提取，使我们能够评估电子迁移率在纳米级线使用的FET的电流特性的经典模型。
2011-01-21 cond-mat.mes-hall
Negative Quantum Capacitance of Carbon Nanotube Field-Effect Transistors
用原子密度泛函理论计算了金属圆柱栅与碳纳米管之间的电容。结果强调量子电容在限制甚至增强CNT的屏蔽性能的主导作用。指出了电子态密度（DOS）以外的其它对量子电容的贡献。负值的量子电容得到低密度系统，相应地过屏蔽的门场。量子电容的这种非常规行为与交换贡献在CNT的总电子能量中的主导地位有关。
2004-12-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Charge spectrometry with a strongly coupled superconducting single-electron transistor
我们使用超导单电子晶体管作为直流静电计，它与另一个晶体管的金属岛强耦合。通过这种设置，可以直接测量岛上的电荷分布。强电容耦合是通过多层制造技术实现的，该技术允许我们使耦合电容大于结电容。使用正统的单电子隧穿理论对该系统进行了模拟，结果与测量结果非常吻合。
2001-05-14 cond-mat.mes-hall
The Core Diffusion-Drift Field-Effect Transistor Theory Including Quantum and Interface Trap Capacitances
我们将场效应晶体管的建模分解为两个独立的部分：基于电流连续性的动力学和基于电荷中性的静电学。前一部分，这是通用的所有FET，导致一个明确的和封闭的形式的I-V特性作为总沟道电荷的函数。后一部分，这是特定的材料和几何配置，可以被认为是一个独立的工程任务。量子电容和界面陷阱密度一致地纳入到扩散漂移近似中的电流连续性方程的解中，从而提供电流和电容小信号特性的完全一致性。
2018-10-04 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
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
Mobility Extraction and Quantum Capacitance Impact in High Performance Graphene Field-effect Transistor Devices
讨论了石墨烯器件的场效应迁移率。我们认为，石墨烯弹道平均自由程只能通过同时考虑电特性和沟道长度依赖的迁移率来提取。在这样做时，我们发现在室温下的弹道平均自由程为300 nm的载流子浓度为~ 1 e12/cm 2，并且必须考虑到大约300 ohmum的实质性串联电阻。此外，我们展示了单层石墨烯器件上的第一量子电容测量。
2008-12-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A Thermodynamic Perspective of Negative-capacitance Field-effect-transistors
铁电场效应晶体管（FeFET）的操作的物理现象在一个统一的模拟框架内处理。该框架结合了Landau平均场处理的自由能的铁电体和极化动力学根据Landau-Khalatnikov（LK）方程。这些方程与一维金属氧化物半导体（MOS）结构的静电和漂移扩散的解决方案，在半导体沟道中的电流自洽解决。数值模拟表明，取决于铁电体（FE）的厚度，两个制度的滞后切换（相关的非易失性存储器）和较高的导通电流和陡峭的亚阈值斜率（SS）与一个可以忽略不计的滞后（相关的逻辑）通过负电容效应。
2017-06-17 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Transistor Switches using Active Piezoelectric Gate Barriers
这项工作探讨了在一个正常的场效应晶体管中引入压电栅势垒的后果。由于应变和压电电荷的正反馈，在这种机电电容器中发生内部电荷放大，从而导致负电容。这种放大的第一个结果是晶体管的导通电流增加。作为第二个后果，采用拉格朗日方法，我们发现，通过使用一个高度兼容的压电屏障的负电容，可以潜在地减少低于室温玻尔兹曼极限的60 mV/十年的晶体管的亚阈值斜率。然而，这可能以传递特性中的滞后行为为代价。
2015-05-02 cond-mat.mes-hall
Coulomb blockade in a Si channel gated by an Al single-electron transistor
我们采用Al-AlO_x-Al单电子晶体管作为窄（~100 nm）金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）的栅极。在MOSFET沟道电导阈值附近，我们观察到沟道中与库仑阻塞相关的电导振荡，揭示了Si单电子晶体管的形成。在扫描的Al晶体管的电导与栅极电压的突变步骤与单电子充电事件在Si晶体管，反之亦然。使用简单的静电模型分析这些相关性表明，两个单电子晶体管岛紧密对齐，岛间电容约等于Si晶体管岛的总电容的1/3，表明Si晶体管与Al晶体管强耦合。
2007-10-05 cond-mat.mes-hall
A Compact Virtual-Source Model for Carbon Nanotube Field-Effect Transistors in the Sub-10-nm Regime-Part I Intrinsic Elements
提出了一种基于虚源（VS）方法的碳纳米管（CNT）场效应晶体管（CNFET）的数据校准紧凑模型，描述了其本征电流-电压和电荷-电压特性。该模型的特征包括：（i）从栅长小于15 nm的实验器件中提取的载流子速度VS;（ii）载流子有效迁移率和载流子速度与碳纳米管直径的关系;（iii）短沟道效应，如亚阈值斜率下降和漏致势垒降低与器件尺寸的关系;（iv）包括CNT量子电容效应的小信号电容，以解释在高栅极偏置下减小的栅极电容。CNFET模型捕捉尺寸缩放效应，适合于在亚10纳米技术节点的技术基准测试和性能预测。
2015-03-15 cond-mat.mes-hall
How do Quantum Effects Influence the Capacitance and Carrier Density of Monolayer MoS$_2$ Transistors?
当晶体管栅极绝缘体具有纳米级等效氧化物厚度（EOT）时，由于沟道的量子电容和电荷质心电容，栅极电容（$C_\textrm{G}$）变得小于氧化物电容（$C_\textrm{ox}$）。在这里，我们研究单层的MoS $_\textrm{2}$作为一个原型的二维（2D）通道的电容，同时考虑空间变化的潜力，电荷密度，和状态密度。在0.5 nm EOT处，单层MoS $_\textrm{2}$电容小于其量子电容，对于0.5 V和1 V之间的栅极击穿电压，将n型沟道的单栅极$C_\textrm{G}$限制在$C_\textrm{ox}$的63%和78%之间。尽管有这些限制，对于双栅极器件，单层MoS $_\textrm{2}$的导通态$C_\textrm{G}$在0.5 nm EOT时比硅的导通态大50%，在1 nm EOT时比InGaAs的导通态大三倍以上，这表明2D半导体在未来的技术节点上有望用于纳米级器件。
2023-02-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Observation of quantum capacitance in the Cooper-pair transistor
我们已经制作了一个库珀对晶体管（CPT）的参数，使适当的电压偏置，子带隙电荷传输发生通过慢隧穿的准粒子连接两个约瑟夫森耦合的电荷流形。在准粒子隧穿事件之间，CPT的行为本质上类似于单个库珀对盒（SCB）。SCB的有效电容可以定义为感应电荷相对于栅极电压的导数。该电容具有两个部分，几何电容C_geom和量子电容C_Q。后者是由于约瑟夫森耦合引起的能级反交叉。它参数依赖于栅极电压，是约瑟夫森电感的对偶。此外，它的幅度可能远远大于C_geom。我们已经能够在我们的CPT中检测C_Q，通过测量从CPT嵌入的谐振电路反射的同相和正交射频信号。通过在这样的谐振电路中放置库珀对盒，可以将C_Q用作电荷量子比特读出的基础。
2005-06-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
A Critical Review of Recent Progress on Negative Capacitance Field-Effect Transistors
器件概念的简洁性和摩尔定律黄昏时对新“晶体管”的迫切需求激发了工业界和学术界的许多研究人员探索负电容场效应晶体管（NC-FET）的物理和技术。虽然已有数百篇论文发表，但准静态NC的有效性和NC-FET的频率可靠性限制仍存在争议。数控的概念-如果最终证明-将对设备物理和技术发展产生广泛的影响。在这里，作者对NC-FET研究的最新进展进行了评论，并提出了一些连贯讨论的出发点。
2019-03-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Thermionic charge transport in CMOS nano-transistors
我们报告在低温和室温下绝缘体上硅CMOS纳米晶体管的直流和微波电输运测量。在低源漏电压下，直流电流和射频响应表现出电导量子化的迹象。我们把这归因于间隔栅界面势垒的库仑阻塞。我们发现，在高偏压下发生的最高势垒的跨导传输：跨导轨迹从微波散射参数测量在液氦和室温下准确地拟合的跨导模型。从拟合我们推出的栅极电容和量子电容的比例，以及电子温度。
2013-12-10 cond-mat.mes-hall
Steep-slope Hysteresis-free Negative Capacitance MoS2 Transistors
所谓的玻尔兹曼暴政定义了金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）的亚阈值斜率（SS）在室温下为60 mV/dec的基本电子极限，因此，排除了电源电压和总功耗的降低。将铁电负电容器添加到MOSFET的栅极堆叠可以提供绕过该基本势垒的有希望的解决方案。与此同时，二维（2D）半导体，例如原子级薄的过渡金属二硫属化物（TMD），由于其介电常数低，并且易于集成在无结晶体管拓扑结构中，从而增强了对沟道的静电控制。在这里，我们结合这两个优点，并首次展示了二硫化钼（MoS 2）的2D陡斜率晶体管与铁电铪锆氧化物层（HZO）的栅极电介质叠层。该器件具有良好的导通和截止特性，最大漏电流为510 μA/μm，亚阈值斜率为100 μA/μm，基本上无漏电流。在室温下观察到负微分电阻（NDR）的负电容场效应晶体管（NC-FET）由于负漏诱导势垒降低（DIBL）的负电容的结果。高导通电流引起的自热效应也被观察和研究。
2018-01-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Combined electrical transport and capacitance spectroscopy of a ${\mathrm{MoS_2-LiNbO_3}}$ field effect transistor
我们测量了$\mathrm{MoS_2-LiNbO_3}$场效应晶体管的电流-电压（$V_\mathrm{GS}$）和电容-电压（$C$）特性。从测得的电容，我们计算出的电子表面密度，并表明，其栅电压的依赖关系如下的理论预测从二维自由电子模型。该模型允许我们在$V_\mathrm{GS}$的\emph{entire range}上拟合测量的$I_\mathrm{SD}$-$V_\mathrm{GS}$特性。结合这个实验结果与测量的电流-电压特性，我们确定了场效应迁移率作为栅极电压的函数。我们表明，对于我们的设备，这种改进的组合方法产生显着更小的值（超过4倍）的电子迁移率比传统的分析的电流-电压特性。
2017-01-02 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
$β$-Ga$_2$O$_3$ Nano-membrane Negative Capacitance Field-effect Transistor with Steep Subthreshold Slope for Wide Bandgap Logic Applications
采用铁电铪锆氧化物作为栅介质叠层，实现了陡斜率$β$ $_2$ O $_3$纳米膜负电容场效应晶体管（NC-FET）。亚阈值斜率小于60 mV/dec，在室温下获得的正向和反向栅极电压扫描与最小值为34.3 mV/dec在反向栅极电压扫描和53.1 mV/dec在正向栅极电压扫描在$V_{DS}$ =0.5 V。增强模式的操作与阈值电压约0.4 V是通过调整的$β$ -Ga $_2$ O $_3$膜的厚度。获得小于0.1 V的低滞后。陡斜率、低滞后和增强模式的$β$ O $_3$ NC-FET是未来宽禁带CMOS逻辑应用的nFET候选者。
2017-11-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Formation of p-n junction in polymer electrolyte-top gated bilayer graphene transistor
通过改变沟道的纵向偏压和顶栅电压，我们在双层石墨烯沟道中同时显示了p型和n型载流子注入。使用固体聚合物电解质以电化学方式施加顶栅，并且栅电容被测量为1.5 $μF/cm^2$，该值比常规SiO $_2$背栅电容高约125倍。与单层石墨烯不同，漏极-源极电流在改变漏极-源极偏置电压时不饱和。估计了使用顶栅和背栅几何结构在价带和导带之间打开的能隙。
2009-09-05 cond-mat.mes-hall
Sub-Thermionic Switching in a Negative-Capacitance Bandgap-Change Field-Effect Transistor
Indian Institute of Technology Bombay（印度理工学院孟买分校）；Monash University（蒙纳士大学）
本文提出负电容带隙变化场效应晶体管（NC-BCFET），利用铁电栅极放大电场以打开双层石墨烯带隙，实现15 mV/dec亚阈值摆幅，低于玻尔兹曼极限四倍，并压缩开关窗口37倍。
2026-09-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
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
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
Raman Spectroscopy of Electrochemically-Gated Graphene Transistors: Geometrical Capacitance, Electron-Phonon, Electron-Electron, and Electron-Defect Scattering
我们报告了一个全面的电化学门控石墨烯场效应晶体管的显微拉曼散射研究。电化学顶栅的几何电容从双门控拉曼测量准确地确定，允许石墨烯的主要拉曼特征的频率、线宽和积分强度的定量分析。观察到的G模声子的反常行为与理论预测非常一致，并提供了一个测量的电子-声子耦合常数的带中心（$Γ$点）光学声子。此外，随着掺杂的增加，2D模特征的积分强度降低，使得确定近区边缘（K和K'点）光学声子的电子-声子耦合常数成为可能。我们发现在$Γ$处的电子-声子耦合强度比在K（K '）处弱五倍，与共振谷内（2D'）和谷间（2D）拉曼特征的积分强度的比率的直接测量非常一致。我们还表明，电化学反应，发生在大的栅极偏置，可以利用有效地创建石墨烯中的缺陷，浓度高达约$1.4\times 10^{12}~\rm cm^{-2}$。在这样的缺陷浓度，我们估计，电子缺陷散射率仍然远小于电子声子散射率。掺杂后的G-和2D-模式的功能的演变仍然不受缺陷的存在和D模式的掺杂依赖性密切遵循其双声子（2D模式）泛音。最后，G-模式声子的线宽和频率以及掺杂石墨烯中的G-和2D-模式声子的频率遵循可用于精确估计载流子密度的样品无关相关性。
2015-04-16 cond-mat.mes-hall
Could the negative capacitance effect be used in field-effect transistors with a ferroelectric gate?
本文分析了由SiO_2和弱铁电HfO_2构成栅绝缘层的金属氧化物-铁电场效应晶体管（MOSFET）的电势、电场、极化和电荷分布以及微分电容。当HfO_2层的厚度接近尺寸诱导铁电-顺电相变的临界厚度时，有可能获得准稳态的负电容C_（HfO_2）<0。准稳态负电容是铁电体的一种非常缓慢变化的瞬态，对应于整个系统的正电容，因此它的出现并不违反任何热力学原理。栅极绝缘层的准稳态负电容C_ins的实现可以打开将MOSFET亚阈值摆幅降低到临界值以下以及将栅极电压降低到基本玻尔兹曼极限以下的主要可能性。然而，我们没有找到在准稳态下C_ins为负的参数，因此，负的C_（HfO_2）不能使亚阈值摆幅降低到基本极限以下。然而，随着C_（HfO_2）<0，C_ins的增加可以减小摆幅，减少器件在工作循环中的发热，从而有助于进一步改善MOSFET的性能。
2022-08-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Quantum capacitance and density of states of graphene
我们报告的量子电容在石墨烯作为载流子密度的函数的测量。采用了对小电容变化具有高灵敏度的谐振LC电路。态密度与量子电容成正比，在电荷中性点附近显著大于零。这一发现被解释为是一个结果的潜在波动与振幅的顺序为100毫电子伏的良好协议与扫描单电子晶体管测量散装石墨烯和纳米带的运输研究。
2010-01-26 cond-mat.mes-hall
The role of charge traps in inducing hysteresis: capacitance - voltage measurements on top gated bilayer graphene
理解来自顶栅石墨烯晶体管的沟道电阻中的滞后的起源对于晶体管应用是重要的。跨顶部栅控双层石墨烯上的栅极氧化物的电容-电压测量显示具有约100 μs的充电和放电时间常数的滞后。然而，石墨烯沟道两端的测量电容没有显示出任何滞后，但是由于出现了阶而显示出在高沟道电压下的突然跳跃，这表明栅极和源极之间的滞后的起源是由于栅极氧化物和石墨烯界面中存在的电荷陷阱。
2012-08-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Delay Analysis of Graphene Field-Effect Transistors
在这封信中，我们分析了石墨烯场效应晶体管（GFET）中的载流子传输延迟。GFET在蓝宝石衬底上以晶片级制造。对于栅长为210 nm的器件，去嵌入前后的电流增益截止频率fT分别为18 GHz和22 GHz。从栅极电容Cgs和Cgd的缩放行为中提取内部电容（Cgs，i，Cgd，i）和外部电容（Cgs，ex和Cgd，ex）允许获得本征延迟（τ_int）、非本征延迟（τ_ext）和寄生延迟（τ_par）。此外，本征延迟的提取提供了一种新的方法来直接估计从实验数据的载波速度，而总延迟的分解成本征，非本征和寄生组件可以提供有价值的信息，优化RF GFET结构。
2011-12-20 cond-mat.mes-hall
A simple and controlled single electron transistor based on doping modulation in silicon nanowires
利用栅控硅纳米线制作了一种简单、重复性好的单电子晶体管。该结构是在绝缘体上硅薄膜上制成的金属氧化物半导体场效应晶体管。晶体管的沟道在低温下为库仑岛。在栅极的每一侧上沉积的两个氮化硅间隔物产生沿着纳米线的掺杂调制，其产生隧道势垒。这种屏障是固定和受控的，就像金属SET一样。库仑振荡的周期由晶体管的栅极电容设置，因此由光刻控制。还表征了源极和漏极电容。该设计可用于构建更复杂的SET设备。
2006-09-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Gate Electrostatics and Quantum Capacitance of Graphene Nanoribbons
电容-电压（C-V）特性对于理解纳米材料的基本电子结构和器件应用非常重要。采用自洽原子模拟方法研究了石墨烯纳米带的C-V特性。结果表明，GNR的C-V特性的强烈依赖于边缘形状。对于锯齿形边缘GNR，由于边缘状态，在横向方向上高度不均匀的电荷分布显著降低了栅极电容，并且自洽的静电势显著改变了能带结构和载流子速度。对于扶手椅边缘GNR，量子电容比其对应的锯齿形碳纳米管小2倍，并且多栅极几何形状对于晶体管应用而言不太有利。磁场导致C-V特性的显著振荡。
2007-05-22 cond-mat.mes-hall
Sub-60 mV/decade switching in a metal-insulator-metal-insulator-semiconductor transistor without ferroelectric component
负电容场效应晶体管（NC-FET）作为陡斜率器件的有希望的候选者引起了广泛的兴趣，并且具有各种器件结构和材料系统的NC-FET中已经证明了低于60 mV/十倍的开关。然而，在这些实验中观察到的陡坡开关的详细机制正在激烈的争论中。在这里，我们表明，子60 mV/十倍开关可以观察到在WS 2晶体管的金属-绝缘体-金属-绝缘体-半导体（MIMIS）结构-没有任何铁电元件。这种结构类似于具有内部栅极的NC-FET，除了铁电层被漏电介质层代替。通过使用RC网络模型的设备表征过程中的充电动态模拟，我们表明，在我们的“无铁电”晶体管中观察到的陡斜率开关可以归因于内部栅极电压响应所选择的不同的栅极电压扫描速率。我们进一步表明，一个恒定的栅极电压扫描速率也可以导致瞬态子60 mV/十年开关的MIMIS结构与电压相关的内部栅极电容。我们的研究结果表明，仅观察到低于60 mV/十倍的开关并不足以证明真正的陡斜率开关器件的成功，实验人员需要严格评估他们的测量设置，以避免测量相关的伪影。
2020-12-01 cond-mat.mes-hall
Drift-diffusion model for single layer transition metal dichalcogenide field-effect transistors
提出了一种计算单层过渡金属二硫属化物（TMD）场效应晶体管（FET）表面电势和漏电流的物理模型。考虑到原子层厚TMD的二维态密度及其对量子电容的影响，建立了表面势模型。其次，考虑到载流子沿单层TMD传输的漂移扩散机制，导出了漏电流的显式表达式。该模型已基准与测量的原型晶体管。基于该模型，针对低功耗应用的器件设计窗口进行了讨论。
2012-07-12 cond-mat.mes-hall
Prediction of the capacitance lineshape in two-channel quantum dots
我们提出了一种利用量子点实现双通道近藤物理的方案。我们讨论了如何在一个小的点上的电荷波动可以通过使用两个单电子晶体管并联排列的系统访问。我们得到一个微观的哈密顿描述的设置，使我们能够与两个通道的安德森模型（在重费米子系统的背景下扩展使用）连接，并反过来作出详细的预测点的差分电容。我们发现，它的线形，我们精确地确定，显示了一个强大的行为，应该是实验验证。
2004-12-09 cond-mat.mes-hall
Intrinsic Cut-off Frequency in Scaled Graphene Transistors
使用2-D自洽弹道量子输运模拟，我们研究了石墨烯场效应晶体管的短沟道行为及其对器件介电常数和随后的固有截止频率（fT）的影响。尽管对于薄氧化物，fT隧穿与栅极长度成反比，但在关断状态下显著的带间隧穿导致在厚氧化物的情况下偏离该趋势。我们还研究了以增加栅极电容为代价实现更好的静电的效果，并说明这确实可以降低fT。这些考虑因素应该隐含在高频应用的石墨烯晶体管的优化中。
2011-10-27 cond-mat.mes-hall
Reconfigurable quadruple quantum dots in a silicon nanowire transistor
我们提出了一种新型的可重构金属氧化物半导体多栅晶体管，它可以在硅中容纳一个四重量子点。该器件由一个工业四栅硅纳米线场效应晶体管组成。利用角点效应，我们研究了单量子点和串联双量子点结构的通用性，并提取了相关的电容参数。我们解决了四栅极方法的制造可变性，与改进的硅制造技术相结合，使得角态量子点方法成为可扩展的量子信息架构的有希望的候选者。
2016-03-11 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
MoS$_{2}$/Al$_{0.68}$Sc$_{0.32}$N negative capacitance field-effect transistors
本研究报道了基于AlScN铁电材料的MoS$_{2}$负电容场效应晶体管，通过引入满足电容匹配条件的非铁电介电层最小化迟滞，并在大面积单层MoS$_{2}$阵列中实现了低于热离子极限的亚阈值摆幅和极小的阈值电压变化。
2023-07-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Quantum Measurements Performed with a Single-Electron Transistor
低电容约瑟夫森结系统以及耦合的量子点，在单个电荷可以被控制的参数范围内，提供量子比特的物理实现，结合量子计算进行讨论。量子态的必要操作可以通过施加的栅极电压来控制。此外，还必须读取系统的状态。在这里，我们建议通过将单电子晶体管耦合到q位来测量量子态。只要不施加传输电压，晶体管对q位的量子动力学的影响就很微弱。我们分析了晶体管密度矩阵和q位在电压开启时的时间演化，对于现代纳米技术可以实现的电容和温度值，这个过程构成了一个量子测量过程。
1998-02-12 cond-mat.mes-hall quant-ph
A current-voltage model for Schottky-barrier graphene based transistors
提出了一种计算石墨烯纳米带（GNR）场效应晶体管（FET）电流-电压特性的低复杂度计算模型，该模型能够在几秒钟内用PC机模拟100个点。对于量子电容控制的器件，可以跳过静电势的自洽计算。相反，解析的拉普拉斯方程的封闭形式的静电势产生准确的结果相比，通过自洽非平衡格林函数（NEGF）的方法得到的。该模型包括隧道电流通过肖特基势垒（SB）在接触界面和势垒上方的电子电流，适当地捕捉任意的物理和电气参数的影响。
2008-07-15 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
The Electrochemical Carbon Nanotube Field-Effect Transistor
本文研究了碳纳米管在电解液中的电场效应。由于大的栅极电容，可以诱导+/-1V量级的费米能量位移，使得能够将NT从p型调谐到n型。因此，测量到大的电阻变化。在零栅压下，在空气中用E_F？0.3 - 0.5 eV，对应于掺杂水平？10 ^{13} cm ^{-2}。空穴掺杂在电解质中增加。这种空穴掺杂（氧化）很可能是由空气中的氧和电解质中的阳离子的吸附引起的。
2000-09-12 cond-mat.mes-hall
Determination of the electrostatic lever arm of carbon nanotube field effect transistors using Kelvin Force Microscopy
我们利用开尔文力显微镜（KFM）研究了具有背栅结构的单壁碳纳米管场效应晶体管器件（CNTFFET）在室温下的静电特性。我们表明，KFM地图记录作为一个功能的设备背栅极化，使一个完整的现象学确定与KFM探针侧电容的平均效应，从而获得KFM测量与定量字符。的CNTFET的静电杠杆臂的值是从KFM测量确定的，并发现与基于库仑阻塞的传输测量的协议。
2009-06-04 cond-mat.mes-hall
Detection of mechanical resonance of a single-electron transistor by direct current
我们已经暂停了铝基单电子晶体管，其岛可以自由谐振之间的源极和漏极引线形成的钳位。除了常规的侧栅极之外，对SET岛具有更大电容的底栅极被放置在下面，以增加SET与机械运动的耦合。该器件可以看作是一个双夹持的铝梁，它可以将机械振动转化为SET电流的变化。我们的模拟正统模型的基础上，从实验中估计的SET参数，再现所观察到的输运特性的细节。
2010-04-19 cond-mat.mes-hall
High-Performance Carbon Nanotube Transistors on SrTiO3/Si Substrates
单壁碳纳米管（SWNTs）已经通过化学气相沉积生长在高k介电SrTiO 3/Si衬底上，并且高性能半导体SWNTs场效应晶体管已经使用薄SrTiO 3作为栅介质和Si作为栅电极制造。每平方米的通道宽度为8900 S/m。高介电常数不能解释增加的栅极电容;有人提出，由于高kappa SrTiO 3在纳米管电极界面处增加的电场降低或消除了纳米管电极肖特基势垒。
2004-01-28 cond-mat.mes-hall
A Symmetric Unified Transport and Charge Model for Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor from Diffusive to Ballistic Regimes
Synopsys（新思科技）
提出一种对称统一输运紧凑模型，通过高场散射长度统一漂移-扩散与弹道输运，并引入量子电容和沟道电荷模型，准确描述从扩散到弹道极限的电流和电容行为。
2026-05-25 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Negative compressibility in MoS2 capacitance
大电容增强对于增加场效应晶体管（FET）的栅极电容以产生具有改进的栅极可控性的低能耗器件是有用的。我们报告了一种新出现的二维通道材料二硫化钼（MoS 2）的强电容增强效应。增强效应是由于在低载流子密度制度在二硫化钼强的电子-电子相互作用。我们在单层器件中实现了约50%的电容增强，在双层器件中实现了约10%的电容增强。然而，在多层（层数>3）器件中，增强效果不明显。使用Hartree-Fock近似，我们说明了同样的趋势，在我们的逆压缩性数据。
2020-02-04 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Sensitivity Challenge of Steep Transistors
陡峭晶体管在降低集成电路的功耗方面是至关重要的。然而，在实验上实现超过玻尔兹曼极限的陡度的困难阻碍了这些器件在集成电路中应用的基本挑战。从灵敏度的角度来看，理想的开关应该对栅极电压具有高灵敏度，对器件设计参数（如氧化物和主体厚度）具有较低的灵敏度。在这项工作中，传统的隧道场效应晶体管（TFET）和负电容场效应晶体管遭受高灵敏度的器件设计参数使用全波段原子量子输运模拟和分析。虽然基于2D材料的介电工程（DE-）TFSFET与传统TFSFET相比显示出较小的灵敏度，但是它们具有泄漏问题。为了缓解这一挑战，人们提出并研究了一种新型的DE-TFET设计。
2017-09-19 cond-mat.mes-hall
Single-Electron Transistor in Strained Si/SiGe Heterostructures
使用分裂栅极技术在调制掺杂硅/硅锗异质结构的二维电子气中形成横向量子点。采用电子束光刻来产生分裂栅极。通过向这些栅极施加负电压，下面的电子气被耗尽并且形成横向量子点，其尺寸可以通过栅极电压来调节。我们观察到单电子操作与库仑阻塞行为低于1 K。栅极漏电流得到很好的控制，表明这种类型的应用肖特基栅极最近遇到的问题是不是调制掺杂的Si/SiGe异质结构的固有限制，如已推测。
2005-08-10 cond-mat.mes-hall
Radio-frequency reflectometry in silicon carbide large-area transistors
University of Strathclyde（斯特拉斯克莱德大学）；National Physical Laboratory（英国国家物理实验室）
研究了在低温下大面积硅碳晶体管中应用射频反射法进行高带宽读取的可行性，发现寄生电容影响了射频响应，提出改进电路配置以恢复灵敏度。
2026-05-14 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Rf-induced transport of Cooper pairs in superconducting single electron transistors in a dissipative environment
我们研究了低温和低电压偏置的超导铝单电子晶体管中的电荷输运在耗散环境中，实现为芯片上的高欧姆铬微带。在我们的具有相对大的充电能量值Ec > EJ的样品中，其中EJ是约瑟夫森耦合的能量，发现两种传输机制占主导地位，两者都基于单个库珀对的离散隧穿：取决于栅极电压Vg，经由晶体管岛的对的顺序隧穿（在点Qg = CgVg = e mod（2 e）周围的晶体管的打开状态下，其中Cg是栅极电容）或它们通过晶体管的共隧穿（对于远离这些点的Qg）被发现在净电流中占主导。由于我们的晶体管的开放状态已被发现是不稳定的准粒子中毒，高频栅极循环（在f ~ 1 MHz）被应用于研究顺序隧穿机制。一个简单的模型的基础上的主方程被发现是在一个很好的协议与实验数据。
2003-12-05 cond-mat.mes-hall
Performance of a spin-based insulated gate field effect transistor
限制自旋场效应晶体管的性能的基本物理性质进行比较，以普通（基于电荷）的场效应晶体管。这些自旋晶体管使用静态自旋选择性势垒和自旋弛豫的栅极控制，而不是升高和降低电流的势垒。晶体管作用的不同起源导致这些晶体管中功率耗散的不同尺寸依赖性，并允许足够小的基于自旋的晶体管在室温或更高温度下超过基于电荷的晶体管的性能。这包括较低的阈值电压、较小的栅极电容、减小的栅极开关能量和较小的源极-漏极泄漏电流。
2006-03-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
