Contact resistance and shot noise in graphene transistors
在金属接触附近的石墨烯中自然地产生电势台阶。我们研究了这些步骤对石墨烯场效应晶体管输运的影响。我们给出了简单的表达式来估计接触的总电阻和噪声中的扩散和弹道制度的电压依赖性的贡献。
2008-12-20 cond-mat.mes-hall
Tunable Negative Differential Resistance in Planer Graphene Superlattice Resonant Tunneling Diode
在本文中，我们报告了可控的负微分电阻（NDR）在一个拟议的平面石墨烯超晶格结构。预测峰谷比（PVR）的高值。这是重要的，因为在低偏压下出现具有高PVR的NDR。我们的发现是重要的，因为除了石墨烯的其他潜在应用之外，还提出了在电子器件（例如共振隧穿二极管和滤波器）中实现基于石墨烯的超晶格。
2017-03-01 cond-mat.mes-hall
Graphene p-n junction Arrays as Quantum-Hall Resistance Standards
我们展示了一个设备的概念，通过使用p型和n型石墨烯制造量子霍尔系列阵列制成的电阻标准。石墨烯的双极性质允许在没有复杂的多层金属互连技术的情况下制造串联量子霍尔电阻器，这在使用常规GaAs二维电子系统时是需要的。作为一个精确的电阻标准的先决条件，我们确认消失的纵向电阻在几个\muA范围内的相关电流水平的pn结。
2011-06-24 cond-mat.mes-hall
Precision Quantum Hall Resistance Measurement on Epitaxial Graphene Device in Low Magnetic Field
在低磁场（B = 2 T - 8 T）和温度T = 1.5 K下，对大面积外延石墨烯器件进行了精确的量子霍尔电阻（QHR）测量。使用具有高偏置电流Isd = 40微安的低温电流比较器电阻电桥测量霍尔电阻。结果表明，在B = 8 T时，霍尔电阻与预期量化值h/2 e2的相对偏差在3.5份/108的实验不确定度内，并且在B = 3 T时保持低于0.35份/百万（ppm）。
2013-08-02 cond-mat.mes-hall
Substrate Gating of Contact Resistance in Graphene Transistors
金属接触已被确定为实现可行的石墨烯电子器件的关键技术瓶颈。最近，观察到对于具有顶栅和底栅的结构，电子-空穴电导不对称性可以由底栅调制。在这封信中，我们通过假设金属接触和底层石墨烯之间存在有效的薄界面介电层来解释这一观察结果。从量子输运计算占此修改后的静电学的电气结果证实与实验测得的接触电阻。我们的研究表明，金属-石墨烯界面的工程化是降低高性能石墨烯晶体管接触电阻的关键一步。
2011-03-31 cond-mat.mes-hall
Towards pristine graphene-metal interface and microstructures: Laser assisted direct patterning on Epitaxial graphene
石墨烯-金属接触电阻由内在和外在因素决定。实际上，狄拉克点附近的态密度瓶颈和石墨烯-金属界面处的载流子反射两者导致高接触电阻。此外，石墨烯表现出平面外导电的绝缘行为。在标准光刻处理期间由光致抗蚀剂残留物或不同吸附物质引入的外部表面污染通过不受控制的掺杂和增加的散射而改变石墨烯的固有性质，这导致高且不一致的接触电阻。在这里，我们展示了飞秒激光辅助直接图案化的石墨烯微结构，使我们能够研究石墨烯-金属界面上的内在和外在影响。我们表明，一个干净的石墨烯-金属界面是不足以获得接触电阻接近固有的限制所设定的量子电阻。我们还证明，与CVD石墨烯不同，在SiC（0001）上生长的石墨烯的情况下，边缘状态传导（或端接触）不是通过金属沉积自发形成的。我们的结论是，对于外延石墨烯，有意的端接触形成是必要的，以获得接近量子接触电阻极限的接触电阻。
2014-11-19 cond-mat.mes-hall
Electrical Contact Resistance in Graphite-Graphene contacts from ab initio methods
我们从第一性原理出发，研究了石墨-石墨烯接触在顶接触几何结构中的弹道传输和接触电阻（$R_c$）。我们发现计算的$R_c$依赖于石墨烯-石墨重叠的量，但是对于20 μ m量级的转移长度快速饱和。对于重叠超过该转移长度的接触，$R_c$可以低于100 Ω $\cdot$ μm标记。另一方面，预期边缘石墨-石墨烯接触具有非常低的接触电阻。
2018-10-19 cond-mat.mes-hall
Vacuum Annealed Cu contacts for graphene electronics
我们提出了转移长度法测量铜和石墨烯之间的接触电阻，和一种方法，以显着降低接触电阻的真空退火。即使在具有严重污染的触点的样品中，触点在退火后也显示出非常低的接触电阻。由于Cu的普遍使用，以及它与石墨烯的低化学反应性，热退火对于未来需要具有低接触电阻的非扰动接触的石墨烯器件将是重要的。
2011-08-22 cond-mat.mes-hall
Quantum Resistance Standard Based on Epitaxial Graphene
我们报告了一个量子霍尔电阻标准的发展，在300 mK精确到十亿分之几，并基于大面积外延石墨烯。显著的精度构成了在剥离的石墨烯中获得的最佳结果的四个数量级的改进，并且与在完善的半导体标准中实现的精度相似。与传统的电阻标准不同，新型石墨烯器件在4.2 K下仍然精确量化，大大简化了实际计量。这一突破是通过在晶圆级上可扩展的碳化硅技术实现的卓越石墨烯质量而实现的，并为未来电子产品的大规模应用展示了巨大的前景。
2009-09-07 cond-mat.mes-hall
Multilayer graphene shows intrinsic resistance peaks in the carrier density dependence
自从石墨烯出现以来，人们已经进行了各种研究来阐明其基础物理学，或探索其实际应用。栅极可调电阻是石墨烯最重要的特性之一，并且已经在1-3层石墨烯中进行了大量研究，以控制带隙以获得大的开-关比。另一方面，具有多于三层的多层石墨烯的输运性质不太清楚。在这里，我们展示了多层石墨烯的一个新方面。我们发现四层石墨烯在零磁场下电阻随栅压的变化呈现出本征峰结构。在磁场中的量子振荡测量证实，峰起源于石墨烯的特定能带结构，并且出现在导带和价带底部的载流子密度处。本征峰结构通常应在AB堆叠的多层石墨烯中观察到。这些结果对于理解石墨烯的物理性质和制作石墨烯FET器件具有重要意义。
2018-09-27 cond-mat.mes-hall
Realization of 5 h/e^2 with graphene quantum Hall resistance array
我们报告实现10个量子霍尔器件在碳化硅上使用外延石墨烯制造的系列。用电阻电桥进行的精密测量表明，在测量不确定度约为4 × 10-8的情况下，填充因子为2的阵列上的量化霍尔电阻相当于5 h/e^2。该阵列的量子霍尔相图表明，在磁场为6 T、温度为4 K时，可以实现5 h/e^2的量子化。该实验证明了在宽松的实验条件下，在各种范围内及时恒定电阻参考的可能性。
2020-03-10 cond-mat.mes-hall
The Effect of the Disorder on the Longitudinal Resistance of a Graphene p-n Junction in Quantum Hall Regime
研究了六端石墨烯pn结在垂直磁场作用下的纵向电阻。由于霍尔边缘态的手性，石墨烯带的顶部边缘和底部边缘上的纵向电阻不相等。在适当的无序存在下，顶部边缘和底部边缘的电阻以及显示在单极和双极制度的平台结构和平台值仅由朗道填充因子决定。这些平台结构与最近的实验非常一致。对于单极结，在没有杂质的情况下出现电阻平台，并且它们被强无序破坏。但是对于双极结，在清洁结中没有平台结构，电阻非常大。由于无序引起的霍尔边缘态的混合，无序可以强烈地降低电阻并导致电阻平台的形成。此外，还研究了结的尺寸效应对电阻的影响，发现在长石墨烯结的情况下会出现一些额外的电阻平台。这是解释的事实，只有部分的边缘状态参与充分混合。
2010-12-14 cond-mat.mes-hall
Negative differential resistance in graphene-based ballistic field effect transistor with oblique top gate
在具有倾斜顶栅的基于石墨烯的弹道场效应晶体管（FET）中已经观察到室温峰谷比为8的负微分电阻（NDR）。在从通过CVD生长的4英寸石墨烯晶片切割的芯片上制造具有45度的顶栅倾斜角和400 nm的漏极-源极距离的石墨烯FET。从60个测量的设备中，仅在CVD石墨烯显示无缺陷单层的拉曼特征的区域中观察到NDR。在晶片上的其他特定位置，其中石墨烯质量不够高并且拉曼特征指示存在缺陷，输运的弹道特性丧失并且石墨烯FET显示出由顶栅电压和背栅电压调谐的非线性漏极电压依赖性。
2014-05-25 cond-mat.mes-hall
Edge effect on resistance scaling rules in graphene nanostructures
我们报道了石墨烯纳米颗粒和石墨烯片（单层和双层）中边缘效应对室温输运的实验研究。通过测量低和高载流子密度下的电阻标度行为，我们发现单层纳米带的输运处于强局域化状态，这可以归因于边缘效应。我们发现，这种边缘效应可以通过增加宽度、降低载流子浓度或增加一层附加层来减弱。从石墨烯纳米颗粒到石墨烯片，数据显示出可能由于边缘效应的急剧变化而导致的输运机制的维度交叉。
2011-02-14 cond-mat.mes-hall
Effect of ambient on the resistance fluctuations of graphene
在这封信中，我们提出了系统的实验研究的结果，不同的化学环境对单层石墨烯场效应晶体管（SLG-FET）的低频电阻波动的影响。发现噪声的功率谱密度的形状由分子从石墨烯表面的吸附-解吸的能量学确定，使其成为这些装置中的主要噪声源。我们还展示了一种基于噪声测量定量确定化学品在石墨烯表面上的吸附能的方法。我们发现，噪声的大小是非常敏感的性质和数量的化学物种。我们提出，基于单层石墨烯场效应晶体管器件低频电阻波动测量的化学传感器将具有极高的灵敏度、非常高的特异性、高保真度和快速响应时间。
2015-10-28 cond-mat.mes-hall
Reduction of interfacial thermal resistance of overlapped graphene by bonding carbon chains
深入研究界面热传输机理，降低界面热阻，对热管理和热调控具有重要意义。在此，通过进行分子动力学模拟，通过添加键合的碳链来大大降低重叠的石墨烯纳米带之间的界面热阻。并利用分析模型（交叉界面模型，CIM）分析和解释了交叉界面处的二维热输运机制。一个数量级的减少，界面热阻被发现作为石墨烯纳米带是由一个碳链键合。有趣的是，随着碳链数目的增加，界面热阻的下降速率逐渐减慢，这可以用基于CIM的理论关系式来解释。此外，通过CIM与传统简化模型的比较，验证了CIM的准确性，并在重叠的石墨烯纳米带。这为改善界面热输运提供了新的途径，也为揭示低维材料在热管理中的应用提供了新的机理。
2020-11-01 cond-mat.mes-hall
Algorithm for constructing customized quantized resistances in graphene $p-n$ junctions
介绍了一种用于预测石墨烯pn结器件中的量子化电阻的算法，该器件利用多于一个的电子流入口和出口点。取决于任意数量的端子的配置，电气测量产生在$ν=2$平台$R_H \approx 12906 Ω$处的典型量化霍尔电阻的分数倍，并采取以下形式：$\frac{a}{b}R_H$。这个理论公式是独立的材料，和应用到其他材料系统，表现出量子霍尔行为是可以预期的。此外，该配方得到了来自具有多个源极和漏极端子的石墨烯基器件的实验数据的支持。
2022-01-20 cond-mat.mes-hall
Deformation and scattering in graphene over substrate steps
石墨烯的电学性质敏感地依赖于衬底。例如，最近对SiC上的外延石墨烯的测量显示出由衬底上的台阶引起的电阻。在这里，我们计算了石墨烯在衬底台阶处的变形，以及在宽范围的台阶高度上产生的电阻。弹性形变在台阶处仅贡献非常小的阻力。然而，对于SiC（0001）上的石墨烯，存在强的衬底诱导掺杂，并且这在石墨烯远离衬底的台阶的下侧上显著减少。由此产生的电阻解释了实验测量。
2012-01-21 cond-mat.mes-hall
Substrate induced nanoscale resistance variation in epitaxial graphene
石墨烯是第一种真正的二维材料，在不断增长的二维材料中仍然显示出最显着的输运性质。虽然许多研究已经调查了基本的散射过程中，令人惊讶的大变化，在实验确定的电阻与局部缺陷仍然是一个悬而未决的问题。在这里，我们定量研究的局部输运性质的聚合物辅助升华生长（PASG）制备的石墨烯使用扫描隧道电位法。PASG石墨烯的特征在于空间均匀的电流密度，这允许以高精度分析局部电化学电势的变化。我们利用这种可能性，通过检查局部薄层电阻，发现在低温下高达270%的显着变化。我们确定了薄层电阻与6 H-SiC衬底的堆叠顺序以及石墨烯片与衬底之间的距离的相关性。我们的研究结果实验量化了石墨烯-衬底相互作用对石墨烯局部输运性质的强烈影响。
2020-01-28 cond-mat.mes-hall
Large low-frequency resistance noise in chemical vapor deposited graphene
我们报告了一个详细的调查，在Si/SiO $_2$衬底上的单层石墨烯薄膜的电阻噪声通过化学气相沉积（CVD）铜箔。我们发现这些系统中的噪声相当大，当用唯象的Hooge方程表示时，它对应的Hooge参数大到$0.1 - 0.5$。我们还发现噪声幅度随栅极电压（或载流子密度）和温度的变化是令人惊讶的弱，这也不同于其他形式的石墨烯中的噪声行为，特别是来自剥离的那些。
2010-10-05 cond-mat.mes-hall
Exploiting negative differential resistance in monolayer graphene FETs for high voltage gains
通过自洽量子输运模拟，我们评估了单层石墨烯FET在负输出差分电阻偏置区的RF性能。我们表明，与准饱和区相比，可以获得大于10的电压增益，但代价是最大振荡频率降低约1.5- 3倍，并且需要仔细的电路稳定。
2014-01-22 cond-mat.mes-hall
Quantum Hall resistances of multiterminal top-gated graphene device
在量子霍尔（QH）制度中测量局部栅控石墨烯器件的纵向和对角四端电阻。与以前的双终端研究[J. R。Williams \textit{et al.}，Science { \bf 317}，638（2007）; B.Özyilmaz \textit{et al.}，物理学评论快报。{ \bf 99}，166804（2007）]，观察到非对称QH电阻，其提供关于QH边缘状态的反射以及透射的信息。大多数量化的电阻值很好地分析了假设，所有的边缘状态是同样的填充。然而，与预期相反，也发现边缘状态的5/2传输，这可能是由不完全的模式混合和/或由反向传播的边缘状态的存在引起的。这种四端方案可以方便地用于研究局部栅控石墨烯器件以及单层和多层石墨烯混合结构中的边缘态平衡。
2009-05-29 cond-mat.mes-hall
Operation of graphene quantum Hall resistance standard in a cryogen-free table-top system
我们展示了量子霍尔电阻测量的精度在一个小的无致冷剂的系统中工作在3.8 K的温度和磁场低于5 T。操作该系统需要很少的实验知识或实验室基础设施，从而大大促进了精密电气计量的初级量子标准的扩散。这一技术上的重大进步是由于SiC上外延石墨烯的独特性质。
2015-07-16 cond-mat.mes-hall
Molecular Memory with Atomically-Smooth Graphene Contacts
我们报告使用双层石墨烯作为纳米级器件的原子级光滑接触。采用双层石墨烯作为多晶镍电极上的接触层，制作了一种基于双端Bucky球（C60）的分子存储器。石墨烯在粗糙的金属表面上提供原子级光滑的覆盖。石墨烯的使用另外阻止镍原子电迁移到C60层中。器件在第一个扫描周期中呈现低阻态，在0.8-1.2 V偏压下不可逆地切换到高阻态。反向扫描也具有滞后行为。在随后的周期中，器件保持高电阻状态，从而使其成为一次写入多次读取存储器（WORM）。对于具有优良保持特性的各种器件，低阻态与高阻态的电流比在20-40的范围内。没有双层石墨烯的对照样品显示出随机滞后和切换。
2013-03-26 cond-mat.mes-hall
Strong spin-dependent negative differential resistance in composite graphene superlattices
在石墨烯纳米颗粒和一组沉积在其上的铁磁绝缘体条组成的复合体系中，我们发现了自旋相关的负微分电阻的明显特征，铁磁绝缘体条的周期性排列诱导了石墨烯中电子态的邻近交换分裂，导致了具有自旋相关能谱的超晶格的出现.通过器件的电流可以是高度极化的，并且电流及其极化都表现出对偏置电压的非单调依赖性。因此，该器件作为江崎自旋二极管工作，这为设计新的自旋电子电路提供了可能性。
2013-10-18 cond-mat.mes-hall
Electron-hole collision-limited resistance of gapped graphene
该研究推导了带隙石墨烯中电子-空穴碰撞限制电阻对带隙与热能之比的函数依赖，发现其在低温大带隙下线性增长并在约2.5kT处取最小值，区别于本征半导体的阿伦尼乌斯行为。
2023-12-08 cond-mat.mes-hall
Raman scattering and electrical resistance of highly disordered graphene
在室温下测量了通过电子束光刻在大尺寸（5x 5 mm）工业单层石墨烯膜表面上制造的六个系列的小样品中的拉曼散射（RS）光谱和电流-电压特性。用不同剂量的C-${}^+$离子束辐照样品，最高达$10^{15}$ cm ${}^{-2}$。在无序度达到极限时，拉曼光谱线消失，电阻指数增加，电流-电压特性发生变化，这说明高度无序的石墨烯薄膜不再是连续的，而是分裂成独立的碎片.定义了结构（RS线强度）与样品电阻之间的关系。结果表明，连续膜的最大电阻是最小石墨烯电导率$πh/4e^2\approx 20$ kOhm的倒数的数量级。
2015-01-02 cond-mat.mes-hall
Contact-induced negative differential resistance in short-channel graphene FETs
在这项工作中，我们澄清的物理机制，负输出微分电阻（NDR）的现象，在短沟道石墨烯场效应管（GFET）通过非平衡格林函数（NEGF）模拟和一个简单的半解析弹道模型，捕捉基本的物理。这种NDR现象是由于在包括接触的不同器件区域中由石墨烯狄拉克点引起的传输模式瓶颈效应。发现仅当栅极偏置产生沿沟道的n-p-n或p-n-p极性配置时，对于正和负漏极-源极电压扫描，才会发生NDR。此外，我们也探讨了接触感应能量展宽的源漏区和有限的接触电阻对负阻效应的影响。
2012-12-22 cond-mat.mes-hall
Gate-tunable valley currents, non-local resistances and valley accumulation in bilayer graphene nanostructures
利用线性响应区的输运理论Büttiker-Landauer公式，计算了反转对称性破缺的双层石墨烯纳米结构的谷电流和非局域电阻.结果表明，当费米能处于狄拉克点附近时，双层石墨烯纳米结构中的反转对称性破缺导致非局域四端电阻显著增强，谷电流比传统电流强数倍.研究了在费米能量为零时，局域电阻和非局域电阻随栅电压变化的比例关系，发现满足幂律。研究了四端双层石墨烯纳米结构中存在反转对称破缺时的谷速度场和谷积累。谷速度和非局部电阻被发现与所施加的栅极电压不同的规模。单位细胞平均谷积累被发现表现出一个偶极的空间分布一致的积累所产生的谷电流。我们定义并计算{ \em谷电容}，其表征谷累积响应于施加到纳米结构的接触的电压。
2017-11-14 cond-mat.mes-hall
Quantifying the effect of ionic screening with protein-decorated graphene transistors
生物分子修饰场效应晶体管（FET）的液体应用范围从生物传感器到体内植入物。一个关键的科学挑战是发展一个定量的了解带电的生物分子在离子溶液中的门控效应，以及如何影响FET的读出。为了解决这个问题，我们制造了蛋白质修饰的石墨烯FET，并测量了它们的电学特性，特别是在不同离子强度的溶液中狄拉克电压的变化。我们发现了极好的定量协议与一个模型，该模型考虑了石墨烯极化电荷和吸附在石墨烯上的离子的离子屏蔽以及与固定化蛋白质相关的带电氨基酸。本文提出的技术和分析直接将结合的生物分子的充电状态耦合到用石墨烯或其他二维材料制造的液相FET的读出。
2017-08-29 cond-mat.mes-hall
Strongly temperature dependent resistance of meander-patterned graphene
我们已经研究了外延石墨烯器件的电子特性，这些器件以蜿蜒的形状图案化，长度可达几厘米，宽度为几十微米。这些样品显示出电阻对温度的显著依赖性。与理论的精确比较表明，这种温度依赖性源于在1.5 K至77 K的宽温度范围内观察到的弱局域化效应。这种比较使我们能够估计与量子干涉有关的特征时间。此外，在填充因子为2附近的量子霍尔制度下观察到随温度的大的电阻增强。记录高电阻和它的强烈的温度依赖性是有利的热光电探测器的建设。
2016-12-13 cond-mat.mes-hall
Nanomachining of multilayer graphene using an atomic force microscope
使用原子力显微镜来构造多层石墨烯的膜。在纳米加工窄沟槽期间原位测量样品的电阻。我们发现了一个可逆的行为，在电阻，我们归因于位错的运动。经过几次尝试，也观察到永久性的变化。提出了两种近似测量电阻的理论方法。
2008-07-25 cond-mat.mes-hall
SiC Graphene Suitable For Quantum Hall Resistance Metrology
我们首次在外延石墨烯中观察到了量子霍尔效应。在提交的手稿中描述的结果填补了对这种真正非凡的材料的电子特性的理解的巨大空白，并证明了碳化硅技术用于制造大面积高质量石墨烯的适用性。在单个大面积晶片的远距离部分上生产的几个器件中发现了量子霍尔效应，我们可以确认，在SiC的Si端表面上合成的材料有望为在高温下实现量子电阻计量提供合适的平台，并且从长远来看，为基于石墨烯的可扩展电子器件开辟了光明的前景。
2009-09-07 cond-mat.mes-hall
Valley Hall Effect and Non-Local Resistance in Locally Gapped Graphene
我们报告了石墨烯基器件中大量谷极化电流的出现，这些电流由空间变化的亚晶格对称性破缺区域驱动，并由非局部电阻（$R_\mathrm{NL}$）指纹揭示。通过使用的量子传输形式主义的组合，获得大量的属性以及多终端设备的响应，一个不均匀的本地带隙的存在下示出引起谷依赖的散射和有限的费米表面贡献的谷霍尔电导率，相关的特性$R_\mathrm{NL}$。这些功能是强大的，对无序，并提供了一个合理的解释有争议的实验在石墨烯/hBN超晶格。我们的研究结果表明，在石墨烯中产生谷霍尔效应的替代机制，以及通过材料和器件工程实现谷依赖电子光学的途径。
2021-01-25 cond-mat.mes-hall
Maxwell-Hall access resistance in graphene nanopores
由于从本体到收缩部（例如纳米孔）的会聚而产生的阻力是运输现象的主要部分。在经典的电传导中，麦克斯韦和后来的霍尔对于离子传导，预测这种进入或收敛电阻与体积尺寸无关，并且与孔半径$a$成反比，对于完美的圆形孔。然而，更一般地，这种阻力是上下文的，它取决于官能团/电荷和波动的存在，以及（有效）收缩几何形状/尺寸。解决上下文一般需要全原子模拟，但这需要巨大的资源，由于代数衰减收敛的性质。我们开发了一个有限尺寸标度分析，让人想起的治疗的关键现象，这使得在这样的模拟中的收敛阻力。该分析表明，模拟单元存在“黄金纵横比”，其产生具有有限系统的无限系统结果。我们采用这种方法来解决石墨烯纳米孔电阻的半径依赖性的实验和理论差异。
2018-02-14 cond-mat.mes-hall
Non linear magnetotransport theory and Hall induced resistance oscillations in graphene
研究了直流偏压下石墨烯非线性磁电阻的量子振荡。我们提出了一个理论模型的非线性磁输运的石墨烯载流子。该模型是基于有效的狄拉克方程的精确解在交叉的电场和磁场，而随机分布的杂质的影响微扰添加。为了计算非线性电流，我们开发了一个协变公式的迁移中心理论。对大磁场区微分电阻率的分析表明，当直流电流超过阈值时，Shubnikov de Hass振荡的极值反转。这一结果与实验观察结果符合得很好。在小磁场下，超净石墨烯样品存在霍尔感应电阻振荡。这些振荡起源于朗道能级之间的朗道-齐纳跃迁，朗道能级被强霍尔电场倾斜。
2014-02-12 cond-mat.mes-hall
Negative differential resistances with back gate-controlled lowest operation windows in graphene double barrier resonant tunneling diodes
本文从理论上研究了基于足够短和宽的石墨烯带的双势垒共振隧穿二极管中无质量和有质量狄拉克费米子的负微分电阻。在旋转赝自旋空间中计算的电流-电压特性表明，在无质量的情况下，NDR特性只在适当的结构参数下出现，并且峰谷电流比可以通过可调带隙指数地提高.值得注意的是，最低的NDR操作窗口几乎是无结构的，并且几乎可以完全由背栅控制，这可能在NDR器件中具有潜在的应用，其中操作窗口作为关键参数。
2013-03-09 cond-mat.mes-hall
Spin Hall Effect and Origins of Nonlocal Resistance in Adatom-Decorated Graphene
最近的实验报道了用吸附原子修饰的石墨烯中出乎意料的大自旋霍尔效应（SHE），引起了激烈的争议。我们应用数值精确的Kubo和Landauer- Buttiker公式的金修饰的无序石墨烯（包括吸附原子簇）的现实模型，以获得自旋霍尔电导率和自旋霍尔角，以及非局部电阻作为一个数量可访问的实验。大自旋霍尔角为0.1，在零温度下，但它们对吸附原子簇的依赖性不同于半经典输运理论的预测。此外，我们发现多个背景贡献的非本地电阻，其中一些是无关的SHE或任何其他自旋依赖的起源，以及在室温下的SHE的强烈抑制。这促使我们设计一种多终端石墨烯几何结构，抑制这些背景的贡献，因此，可以量化在二维材料中的自旋电流产生的上限。
2017-03-15 cond-mat.mes-hall
Broken symmetry states and divergent resistance in suspended bilayer graphene
石墨烯[1]及其双层由于其独特的电子性质[2]在物理学界引起了巨大的兴奋。然而，这些材料的内在物理特性部分被无序所掩盖，无序可能来自各种来源，如波纹[3]或带电杂质[4]。最近通过悬浮石墨烯薄片[5，6]实现了质量的改进，产生了具有非常高的迁移率和很小的电荷不均匀性的样品。在这里，我们报告的悬浮双层石墨烯器件的制造非常少的混乱。我们观察到充分发展的量子化霍尔态在磁场为0.2 T，以及对称性破缺状态在中间填充因子$ν= 0$，$\pm 1$，$\pm 2$和$\pm 3$。该器件在$ν= 0$状态下表现出极高的电阻，该电阻随磁场增长并随磁场除以温度而缩放。该电阻主要受所施加场的垂直分量的影响，这表明对称性破缺态来自多体相互作用。
2009-09-15 cond-mat.mes-hall
Quantum Hall resistance standards from graphene grown by chemical vapor deposition on silicon carbide
用石墨烯取代GaAs以实现更实用的量子霍尔电阻标准（QHRS），其相对值精确到$10^{-9}$内，但在低于10 T的磁场下操作，是计量学中的持续目标。迄今为止，在较高磁场下，通过Si的升华在SiC上生长的石墨烯中仅报道了几次所需的精度。在这里，我们报告了一个由SiC上化学气相沉积生长的石墨烯制成的器件，该器件在1.4 K下的霍尔电阻从10 T到19 T都具有这样的精度。这是解释了一个量子霍尔效应与低耗散，导致强烈的本地化体状态在磁长度尺度，在一个广泛的磁场范围。我们的研究结果表明，石墨烯基QHRS可以取代其GaAs同行的操作在方便的冷磁条件下，但在一个扩展的磁场范围。它们依赖于一种有前途的混合和可扩展的生长方法和实现低电子密度器件的制造工艺。
2015-04-20 cond-mat.mes-hall
Edge dependece of nonlocal transport in gapped bilayer graphene
本研究针对有隙双层石墨烯非局域电阻来源不明的问题，通过氧等离子体边缘刻蚀双栅BLG器件，发现刻蚀后电阻变化源于边缘导电路径而非拓扑性质，澄清了相关输运机制。
2024-11-28 cond-mat.mes-hall
Asymmetric quantum Hall effect and diminished $ν=0$ longitudinal resistance in graphene/InSe heterostructures
Tianjin University（天津大学）；Peking University（北京大学）
石墨烯/InSe异质结构中观察到非对称量子霍尔效应及ν=0纵向电阻降低，通过密度梯度与平衡机制解释，并提出工程化输运性质的新方法。
2025-11-27 cond-mat.mes-hall
Auxiliary Calculations for Graphene-Based Quantum Hall Arrays Using Partially Recursive Star-Mesh Transformations
本文通过部分递归星形-网状变换方法，研究石墨烯基量子霍尔阵列器件中优化高有效量子化电阻所需元件数量的策略，发现至少一次完全递归可最大程度减少总元件数。
2024-02-22 cond-mat.mes-hall
Aharonov-Bohm oscillations of four-probe resistance in topological quantum rings in silicene and bilayer graphene
我们考虑观察Aharonov-Bohm振荡在干净的系统的基础上，硅烯和双层石墨烯的拓扑保护电流的流动。这些材料中的手性通道由垂直电场的翻转限定。翻转线将手征电流限制在由谷确定的方向上。我们提出了一个电场的配置文件，形成一个交叉的环，其中四个终端可以连接，并发现，电导矩阵元振荡的垂直磁场，尽管没有反向散射。我们提出了一个四探针电阻测量设置，并证明了电阻振荡有很大的可见性，只要系统是以这样一种方式制备的，禁止电流探针之间的手性载流子的直接转移。
2020-02-25 cond-mat.mes-hall
Low-Contact-Resistance Graphene Devices with Nickel-Etched-Graphene Contacts
石墨烯基晶体管的性能通常受到金属-石墨烯接触两端的大电阻的限制。我们报告了一种实现石墨烯晶体管超低电阻金属接触的方法。通过在氢气中进行金属催化蚀刻的过程，在石墨烯中产生具有锯齿形边缘的多个纳米尺寸的凹坑，这些凹坑与沉积的镍金属化形成强化学键，用于源极-漏极接触，而不需要进一步退火。在电极金属化之前的这种容易的接触处理导致在单层石墨烯场效应晶体管中低至100 ohm-um的接触电阻，以及在双层石墨烯晶体管中低至11 ohm-um的接触电阻。该处理与互补金属氧化物半导体制造工艺兼容，并且在满足未来集成电路中石墨烯集成所需的接触性能方面具有很大的希望。
2013-12-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dimension dependence of negative differential thermal resistance in graphene nanoribbons
采用经典的分子动力学方法从一维到三维研究了近似石墨烯纳米带的负微分热阻。对于单层GNR，对于很窄的GNR（一维）不能观察到NDTR，当GNR的宽度增加时（二维），NDTR出现。然而，当进一步增加宽度时，NDTR逐渐消失。对于多层GNRs，随着层数的增加，GNRs由二维系统向三维系统转变，NDTR区减小并最终消失。此外，随着GNRs长度的增加，NDTR区也减少，并在热力学极限下消失。这些影响可能是有用的设计热器件，其中NDTR起着重要的作用。
2014-07-26 cond-mat.mes-hall
Quantum Hall $p-n$ Junction Dartboards Using Graphene Annuli
在用Corbino几何形状或量子霍尔电阻飞镖板制造的毫米级石墨烯$p-n$结器件上使用多个电流端子，使得能够测量在$ν=2$平台（$R_H\approx 12906 Ω$）处的量化霍尔电阻的几个分数倍。实验获得的值同意与相应的数值模拟与LTspice电路模拟器进行。模拟量子霍尔电阻靶的更复杂的设计，以建立潜在的参数空间，在该空间内这些Corbino型器件可以输出电阻。最重要的是，这些测量支持更简单的紫外光刻工艺，作为一种更有效的方法，可以扩大石墨烯基器件的尺寸，同时保持足够窄的结。
2022-01-24 cond-mat.mes-hall
Quantifying the contribution of material and junction resistances in nano-networks
本文提出一个简单导电模型，从直流电阻率和交流阻抗谱中提取纳米网络的结电阻与颗粒电阻，揭示结电阻随材料电阻率变化，并首次定量区分MoS2纳米片内部能带输运与片间跳跃输运。
2023-11-28 cond-mat.mes-hall
Resistance Quenching in Graphene Interconnects
我们实验研究了石墨烯互连线的高温电阻。使用聚焦离子束从通过机械剥离产生的单层和双层石墨烯制造测试结构。结果发现，随着温度从300 K增加到500 K，单层和双层石墨烯互连的电阻分别下降了30%和70%。电阻的猝灭和温度依赖性由电子空穴对的热产生和声学声子散射解释。所得结果对于石墨烯在集成电路中作为互连线的应用具有重要意义。
2008-05-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Negative Differential Resistance and Steep Switching in Chevron Graphene Nanoribbon Field Effect Transistors
基于非平衡格林函数理论的弹道量子输运计算表明，由人字形石墨烯纳米带（CGNR）制成的场效应晶体管器件在室温下可以表现出峰谷比超过4800的负微分电阻，以及6 mV/decade的陡斜率开关，子阈值摆幅超过五个数量级，导通电流为88 $μ$ A/$μ$ m.这是通过这些带的超晶格状结构实现的，这些带具有大的周期性单位晶胞，其具有不同有效带隙的区域，导致导带边缘上方的态密度中的能带和带隙。在我们提出的设备中使用的CGNR带先前已经制造了自下而上的化学合成技术，并可以被纳入一个实验上可实现的结构。
2017-03-17 cond-mat.mes-hall
A physics based model of gate tunable metal-graphene contact resistance benchmarked against experimental data
金属-石墨烯接触电阻是实现可行的基于石墨烯的电子器件的技术瓶颈。我们报告了一个有用的模型，以找到该电阻的栅极可调组件，该电阻由下面的3D金属和2D石墨烯之间的载流子的顺序隧穿确定，然后由Klein隧穿到沟道中的石墨烯。该模型量化了控制电阻的内在因素，包括非故意化学掺杂的影响。我们的结果与几种金属的实验结果一致。
2015-07-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Realization and transport investigation of a single layer-twisted bilayer graphene junction
我们报道了单层石墨烯（SLG）-扭曲双层石墨烯（tBLG）结器件的低温输运研究。器件中的SLG-tBLG结是通过化学气相沉积生长的，并且器件是在Si/SiO $_2$衬底上以霍尔条结构制造的。测量了霍尔栅两侧SLG-tBLG结的纵向电阻（交叉结电阻）以及器件中SLG和tBLG的霍尔电阻。在量子霍尔制度，测量表明，所测得的交叉结电阻表现出一系列新的量子化平台和这些电阻平台的外观可以归因于沿SLG-tBLG结界面的良好定义的边缘通道输运的存在。测量结果还表明，在霍尔条两侧测量的交叉结电阻之间的差异提供了对构成SLG-tBLG结的两个石墨烯层中的边缘沟道传输特性以及tBLG层中朗道能级的简并提升的灵敏测量。还进行了量子霍尔制度中的交叉结电阻的温度依赖性测量，并提取了沿SLG-tBLG结界面的边缘沟道输运的体朗道能级的横向输运的影响。这些结果丰富了对石墨烯混合结构中跨界面电荷输运的理解，并为探测石墨烯器件中的奇异量子现象开辟了新的机会。
2020-04-16 cond-mat.mes-hall
Origin of Contact Resistance at Ferromagnetic Metal-Graphene Interfaces
边缘接触几何形状被认为在大多数非铁磁金属-石墨烯界面中产生超低接触电阻，这是由于它们的大的金属-石墨烯耦合强度。在这里，我们使用单层和少层石墨烯来检查边缘与表面接触的铁磁金属-石墨烯界面（即镍-和钴-石墨烯界面）的接触电阻。理论和实验之间获得了良好的定性一致。特别是，在理论和实验中，我们观察到边缘接触的铁磁金属-石墨烯界面的接触电阻远低于表面接触的，对于所有研究的器件，特别是对于单层石墨烯系统。我们表明，这种电阻的差异不是由于金属-石墨烯耦合强度的差异，我们使用哈密顿矩阵元素进行量化。相反，表面接触中更大的接触电阻是由界面处的自旋过滤引起的，这与边缘接触的情况相反，其中两个自旋都被传输。居里温度TC以外的温度依赖性电阻测量表明，自旋自由度确实是重要的实验测量的接触电阻。这些结果表明，有可能通过改变TC附近的温度来引起接触电阻的大的变化，从而为基于自旋的温控开关铺平了道路。
2017-06-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Puddle-induced resistance oscillations in the breakdown of the graphene quantum Hall effect
我们报告的稳定性的量子霍尔平台宽霍尔酒吧从化学门控石墨烯薄膜生长在SiC。$ν=2$量化平台从场$B \simeq 5$ T出现并持续到$B \simeq 80$ T。在高电流密度下，在击穿制度，纵向电阻振荡的$1/B$周期性和异常的阶段，我们涉及到额外的电子水库的存在。高场实验数据表明，这些水库诱导的载流子密度的连续增加到最高的可用磁场，从而扩大了量子平台。这些面内不均匀性以高载流子密度石墨烯袋的形式调制量子霍尔效应击穿并降低击穿电流。
2016-11-24 cond-mat.mes-hall
