We investigate the low temperature transport in 8 nm diameter Si junctionless nanowire field effect transistors fabricated by top down techniques with a wrap-around gate and two different activated doping densities. First we extract the intrinsic gate capacitance of the device geometry from a device that shows Coulomb blockade at 13 mK with over 500 Coulomb peaks across a gate voltage range of 6 V indicating the formation of a single island in the entire nanowire channel. In two other devices, doped Si:P $4\times10^{19}\,\text{cm}^{-3}$ and $2\times10^{20}\,\text{cm}^{-3}$, we observe quantum interference and use the extracted gate coupling to determine the dominant energy scale and the corresponding mean-free paths. For the higher doped device the analysis yields a mean free path of $4\pm2\,\text{nm}$, which is on the order of the average dopant spacing and suggests scattering on unactivated or activated dopants. For the device with an activated dopant density of $4\times10^{19}\,\text{cm}^{-3}$ the quantum interference effects suggest a mean free path of $10\pm2\,\text{nm}$, which is comparable to the nanowire width, and thus quasi-ballistic transport. A temperature dependent analysis of Universal Conductance Fluctuations suggests a coherence length above the nanowire length for temperatures below 1.9 K and decoherence from 1D electron-electron interactions for higher temperatures. The mobility is limited by scattering on impurities rather than the expected surface roughness scattering for nanowires with diameters larger or comparable to the Fermi wavelength. Our measurements therefore provide insight into the performance limitations from dominant scattering and dephasing mechanisms in technologically relevant silicon device geometries.
A Comprehensive Study of Charge-Carrier Mobility in Double Lateral-Gate Silicon Junctionless Transistors
Laye Rooyan Part, Isfahan Science and Technology Town（拉耶鲁扬部分，伊斯法罕科技城）；Department of Physics, Isfahan University of Technology（伊斯法罕理工大学物理系）；Institute of Microengineering and Nanoelectronics, Universiti Kebangsaan Malaysia（马来西亚国立大学微工程与纳米电子研究所）；Department of Electrical and Computer Engineering, University of Texas at Dallas（德克萨斯大学达拉斯分校电气与计算机工程系）
Carrier Transport in High Mobility InAs Nanowire Junctionless Transistors
理解和模拟纳米线晶体管性能极限的能力是设计下一代器件的关键。在这里，我们报告的高迁移率结无栅全包围纳米线场效应晶体管的载流子迁移率在室温下达到2000 cm 2/V.s的研究。依赖于温度的运输测量揭示了激活运输在低温下由于表面捐助者，而在室温下的运输表现出扩散行为。从电导率数据中，提取的值的声速在InAs纳米线被发现是一个顺序小于散装。这种低声速归因于普遍出现在这些纳米线中的扩展的晶体缺陷。分析温度相关的迁移率数据，我们确定了关键的散射机制限制在这些纳米线的载流子传输。最后，使用这些散射模型，我们进行漂移扩散的纳米线场效应晶体管的输运模拟和比较与实验测量的设备性能。我们的器件建模提供了深入了解InAs纳米线晶体管的性能限制，并可用作基于MEMS的集成电路的预测方法。
Contact-Barrier Free, High Mobility, Dual-Gated Junctionless Transistor Using Tellurium Nanowire
栅环纳米线晶体管由于其极强的静电控制和垂直集成能力，是一个非常有前途的候选人亚5纳米技术节点。特别地，由于避免了通过离子注入形成陡峭的源极/漏极结，无结纳米线晶体管是高度可缩放的，具有降低的可变性。在这里，我们展示了一个双栅无结纳米线\emph{p}型场效应晶体管使用碲纳米线作为沟道。由于纳米线的独特的螺旋晶体结构，加上悬挂键的自由，高品质的hBN栅极电介质的集成的悬挂键自由的表面，使我们能够实现在270 K的$570\,\mathrm{cm^{2}/V\cdot s}$的声子限制的场效应空穴迁移率，这是远远高于国家的最先进的应变硅空穴迁移率。通过降低温度，迁移率增加到$1390\,\mathrm{cm^{2}/V\cdot s}$，并且主要受到库仑散射的限制。\txc{The combination of an electron affinity of $\sim$4 eV and a small bandgap of tellurium provides zero Schottky barrier height for hole injection at the metal-contact interface}，其对于在高度缩放的晶体管中减小接触电阻是显著的。利用这些属性，再加上双栅极操作，我们实现了$216\,\mathrm{μA/μm}$的高驱动电流，同时保持超过$2\ti…
Performance Evaluation of Ballistic Silicon Nanowire Transistors with Atomic-basis Dispersion Relations
在这封信中，我们探讨了能带结构对弹道硅纳米线晶体管（SNWT）性能的影响。用sp 3d 5s * 紧束缚模型计算了硅纳米线的能量色散关系。基于计算的色散关系，弹道电流的n型和p型SNWT的评估通过使用半数值弹道模型。对于大直径的纳米线，我们发现，弹道p-SNWT提供一半的弹道n-SNWT的ON电流。然而，对于小直径，p型SNWT的导通电流接近其n型对应物。最后，SNWTs的载流子注入速度与平面金属氧化物半导体场效应晶体管进行了比较，清楚地表明了量子限制对SNWTs性能极限的影响。
S-shaped current-voltage characteristics of n+-i-n-n+ graphene field-effect transistors due the Coulomb drag of quasi-equilibrium electrons by ballistic electrons
Quantum ballistic transport in in-plane-gate transistors showing onset of a novel ferromagnetic phase transition
我们研究了聚焦离子束写入III-V族异质结平面栅晶体管中的一维输运，温度适中，零偏置，无任何外部磁场施加。根据A.黄金和L。准一维电子气中的谷位和自旋占据不稳定性。Mag. Lett. 74，33-42（1996）和早期的实验数据，我们观察到源-漏电导率的平台被认为是栅极电压的函数，不仅在2e^2/h的倍数处，而且在e^2/h处也很明显，就在沟道接近零电导率之前。这可以解释为一种多电子效应，即一种新的弹道铁磁基态，避开了标准的描述和定理。
Observation of ballistic-diffusive thermal transport in GaN transistors using thermoreflectance thermal imaging
为了开发有效的GAN晶体管热管理策略，必须准确预测器件结温。由于器件中的热生成宽度与GAN的声子平均自由程相当，声子弹道输运存在并且可以显著影响热输运过程，这需要彻底理解GAN晶体管中声子弹道效应的影响。本文采用热反射热成像TTI结合混合声子Monte Carlo扩散模拟方法，通过测量热点温度，研究了GaN on SiC器件中的弹道-扩散声子输运。在GAN层的顶部制造一系列Au加热器，以定量地模拟器件操作期间的不同热源分布。实验和模拟结果显示了良好的一致性，都表明声子弹道效应可以显着提高热点温度。随着热源尺寸的减小，基于傅里叶定律的预测误差增大，这就强调了在器件热模拟中仔细考虑声子弹道输运的必要性。
Suppression of 1/f Noise in Near-Ballistic h-BN-Graphene-h-BN Heterostructure Field-Effect Transistors
我们研究了Si/SiO_2衬底上的氮化硼-石墨烯-氮化硼异质结场效应晶体管的低频1/f噪声（f为频率）。该器件沟道是用包裹在两层六方氮化硼之间的单层石墨烯实现的。该晶体管在室温下的载流子迁移率在30000至36000 cm 2/Vs的范围内。已经确定，在这种器件中，归一化到沟道面积的噪声谱密度可以被抑制到5 x 10^-9 μm2 Hz^-1，这比Si/SiO2上的非封装石墨烯器件低x5 - x10倍。噪声抑制的物理机制归因于沟道中的载流子与SiO2栅介质中的陷阱和表面缺陷的屏蔽。所得结果对石墨烯的电子和光电应用具有重要意义。
