Modeling of a vertical tunneling graphene heterojunction field-effect transistor
采用自洽量子输运模拟方法，对基于石墨烯异质结和hBN层的垂直隧穿场效应晶体管（FET）进行了模拟。研究发现，这种不对称的p型和n型导电是由于石墨烯接触和隧穿沟道材料之间的功函数差异造成的。底部石墨烯接触的调制在确定器件的开关特性中起着重要作用。由于垂直场效应管结构产生的静电短沟道效应，输出I-V特性不会饱和。研究了垂直场效应晶体管的标度行为与栅绝缘层厚度和隧穿沟道材料厚度的关系。
2012-06-22 cond-mat.mes-hall
Dynamics of quasiparticles in graphene under intense circularly polarized light
用圆偏振光照射单层石墨烯，为表面电磁波（等离子体激元-极化子）操纵提供了一个独特的平台。事实上，哈密顿量的时间周期性导致几何Aharonov-Anandan相，并导致石墨烯中的光伏霍尔效应，产生电导率张量的非对角分量。后者极大地改变了表面等离子体激元-极化激元的色散关系，导致产生混合波。在本文中，我们提出了一个系统的和独立的分析混合表面波从麦克斯韦方程组的基础上的微观公式的电导率。我们考虑一个实际的例子，石墨烯夹在两个电介质之间，并表明，在单光子近似有形成传播的混合表面波。从这个分析中出现了一个可靠的实验实现的可能性，研究Zitterbewegung的载流子的石墨烯。
2015-02-18 cond-mat.mes-hall
Influence of the density of states of graphene on the transport properties of graphene/MoS2/metal vertical field-effect transistors
我们对石墨烯/二硫化钼/金属垂直场效应晶体管的电流-电压特性进行了详细的研究。由于其低的态密度，石墨烯中的费米能级对其载流子密度非常敏感，从而对外部电场非常敏感。在石墨烯/MoS 2/金属异质结构中的石墨烯和金属层之间施加偏压VB以驱动电流通过范德华界面的情况下，跨越MoS 2电介质的电场引起石墨烯的费米能级的移位。当石墨烯的费米能级与狄拉克点重合时，在测量的I-V曲线中出现显著的非线性，从而使我们能够执行狄拉克点的光谱学。通过检测不同背栅电压的狄拉克点，我们发现，纳米厚的二硫化钼层的电容可以从一个简单的直流传输测量确定。
2015-06-02 cond-mat.mes-hall
Gate-Tunable Spin Transport and Giant Electroresistance in Ferromagnetic Graphene Vertical Heterostructures
我们研究自旋输运通过铁磁石墨烯垂直异质结构，其中夹层隧穿层是正常或铁电绝缘体。我们表明，自旋极化的隧穿电流是电子控制通过栅极电压。我们还证明了当铁磁石墨烯片的自旋组态相反时，狄拉克费米子的隧穿电流可以被禁止。因此，巨电阻可以通过使用本研究中提出的异质结构来开发。研究了温度对自旋输运和巨电阻比的影响。我们的研究发现了通过栅电极和偏置电极施加电场来控制垂直异质结中自旋输运性质的前景。
2015-10-27 cond-mat.mes-hall
Magnetoresistance of vertical Co-graphene-NiFe junctions controlled by charge transfer and proximity-induced spin splitting in graphene
石墨烯被誉为自旋电子学的理想材料，这是由于弱的内在自旋轨道相互作用，这有助于横向自旋输运和其电子性质的可调谐性，包括在石墨烯中诱导磁性的可能性。石墨烯的另一个有前景的应用涉及其在垂直磁阻器件中用作分隔铁磁金属（FM）的间隔物，垂直磁阻器件是广泛用作磁传感器的最突出的一类自旋电子器件。特别是，少层石墨烯被预测为完美的自旋过滤器。在这里，我们表明，石墨烯在这样的设备中的作用（至少在石墨烯和FM之间的外延对齐的情况下）是不同的，并确定由邻近诱导的自旋分裂和电荷转移与相邻的铁磁金属，使石墨烯弱FM电极，而不是自旋过滤器。为此，我们报告的观察磁电阻（MR）在垂直的Co-石墨烯-NiFe结与1至4个石墨烯层分离的铁磁体，并证明，MR符号的层数和它的反转在相对较小的偏置电压的依赖性是一致的自旋输运之间的弱掺杂和不同的自旋极化层的石墨烯。所提出的解释支持的MR符号反转偏置的Co-石墨烯-hBN-NiFe设备中的观察和全面的结构表征。我们的研究结果提出了一种新的架构与电控MR垂直设备。
2017-06-16 cond-mat.mes-hall
Enhanced thermoelectric figure of merit in vertical graphene junctions
在这项工作中，我们研究了由两个部分重叠的石墨烯片在交叉平面方向上相互耦合组成的结的热电性能。结果表明，由于石墨烯层之间的弱范德华相互作用，在这些结中的声子电导强烈减少，相比于单石墨烯层结构，而它们的电性能受到微弱的影响。通过利用这种效应，我们证明了在室温下，在由带隙石墨烯材料制成的结中，例如石墨烯纳米带和石墨烯纳米网，热电优值可以达到高于1的值。还讨论了热电性能对结长的依赖关系。因此，该理论研究提出了一种有效的方法来提高石墨烯器件的热电效率。
2014-08-26 cond-mat.mes-hall
Modulation of Schottky barrier height in graphene/MoS2/metal vertical heterostructure with large current ON-OFF ratio
研究了石墨烯/MoS 2/金属垂直异质结的详细输运性质。石墨烯和MoS 2之间的范德华界面表现出肖特基势垒。将栅极电压施加到石墨烯层使我们能够调制肖特基势垒高度;从而引起对穿过界面的电流的控制。通过分析电导随温度的变化关系，直接确定了肖特基势垒高度Δ λ的调制。我们观察到显著的MoS 2层数依赖性的Δ ε。此外，我们证明了显示较大Δ ε的器件表现出较大的电流调制;这与这些器件的输运由石墨烯/MoS 2肖特基势垒主导的事实一致。
2015-03-08 cond-mat.mes-hall
Tunnel Valley Current Filter in the Partially Overlapped Graphene under the Vertical Electric Field
本文研究垂直电场下部分重叠石墨烯中的隧道电流与谷电流关联，发现谷间透射中衰减因子相位差导致谷选择性输出，提出无边缘态带隙作为谷电子学新平台。
2023-10-31 cond-mat.mes-hall
Modulation of bandgap in bilayer armchair graphene ribbons by tuning vertical and transverse electric fields
研究了外加电场对双层扶手椅型石墨烯纳米带电子性质的影响。使用紧束缚计算和非平衡格林函数形式的原子模拟，我们证明：（i）在半金属结构中，垂直场比横向场在打开更大的带隙方面的影响更有效，显示出与之前的研究相反的现象在双层锯齿形石墨烯纳米带中;（ii）在一些半导体结构中，如果横向场仅显示出如在单层扶手椅型石墨烯纳米带中的通常效应，其中当改变所施加的电势时带隙被抑制，则垂直场表现出带隙可以被扩大的异常现象，即，对于宽度为16个二聚体线的结构，当施加等于0.96 V的垂直偏压时，带隙从0.255 eV增加到最大值0.40 eV。虽然两个场的组合效应不像在双层锯齿形石墨烯纳米带中发现的那样扩大带隙，但它表明相互效应可以用于更快地减小半导体双层扶手椅型石墨烯纳米带中的带隙。这些结果对于充分理解电场对双层石墨烯纳米带（AB堆叠）的影响是重要的，并且还建议适当使用具有不同边缘取向的电栅极。
2016-11-22 cond-mat.mes-hall
Twisted monolayer and bilayer graphene for vertical tunneling transistors
我们制备了由单层（Gr）和Bernal双层（BGr）石墨烯电极组成的扭曲控制的共振隧穿晶体管，石墨烯电极由一薄层六方氮化硼（hBN）隔开。共振条件是通过紧密对齐石墨烯电极的晶体取向来实现的，这导致在某些偏置电压下隧穿电子的动量守恒。在这样的条件下，可以实现负微分电导（NDC）。面内磁场的应用导致电子在隧穿过程中获得额外的动量，这允许控制共振条件。
2021-03-25 cond-mat.mes-hall
Multilayer graphene nanoribbon under vertical electric field
研究了垂直电场对多层扶手椅型石墨烯纳米结构（aGNR）电子性质的影响。在电场作用下，双层aGNR的能带结构发生了有趣的变化，如电子速度、电子有效质量的符号、带隙、带隙在动量空间中的位置等的变化。根据aGNR的宽度和所施加的电场，aGNR的带隙可以增加或减小。当所施加的电场高于临界值时，双层aGNR的带隙与双层石墨烯的带隙相同，而与宽度无关。我们还表明，对于半导体多层aGNR与两个以上的层，带隙随电场的增加而减小，导致在一个半导体金属过渡。这可以用于增强基于石墨烯的晶体管器件的性能。
2011-07-26 cond-mat.mes-hall
Terahertz radiation induced ballistic electron transport in graphene
我们研究了石墨烯中的超快载流子动力学与近红外瞬态吸收测量后，强烈的半周期太赫兹脉冲激发。太赫兹电场有效地驱动载流子，在近红外区域中诱导大的透明度。使用玻尔兹曼输运方程的理论计算定量再现的实验结果。这种良好的一致性表明，强太赫兹场应促进显着的碰撞电离过程，这导致光学声子发射的抑制，并导致有效的载流子输运在石墨烯中。
2012-06-07 cond-mat.mes-hall
Strain-induced conduction gap in vertical devices made of twisted graphene layers
我们研究了单轴应变对由两个扭曲的石墨烯层制成的垂直器件的输运性质的影响，这两个石墨烯层彼此部分重叠。我们发现，由于两种石墨烯晶格的取向不同，它们的Dirac点在$k-$空间中会受到应变的影响而发生位移和分离。因此，一个有限的导电间隙大到几百毫电子伏，可以在设备中获得只有百分之几的小应变。这种导电间隙的应变强度，应变方向，运输方向和扭转角的依赖关系被澄清和提出。在此基础上，研究了电导的强烈调制和塞贝克系数的显著提高。因此，所提出的器件对于改善石墨烯的应用可能是非常有前途的，例如，如晶体管或应变和热传感器。
2014-12-23 cond-mat.mes-hall
Vertical absorption edge and universal onset conductance in semi-hydrogenated graphene
我们证明了对于两个子晶格之间的在位能量（$Δ$）具有任何有限差的石墨烯，光学吸收边由$Δ$决定。普适电导将被打破，带边附近的电导随频率变化为$1/ω^2$。此外，我们还确定了这种没有反演对称性的系统的另一个普适电导，即，带边处的起始电导为$% σ_c=2σ_0=πe^2/2h$，与带隙的大小无关。总的集成光学响应几乎是保守的，尽管开放的带隙。
2009-11-11 cond-mat.mes-hall
Bilayer Insulator Tunnel Barriers for Graphene-Based Vertical Hot-electron Transistors
依赖于量子力学隧穿的垂直石墨烯基器件概念在电子学和光电子学中的应用文献中正在激烈地讨论。在这项工作中，载流子输运机制的半导体绝缘体石墨烯（SIG）电容器的研究，相对于其作为电子发射极的垂直石墨烯基极晶体管（GBT）的适用性。比较了几种用作隧道势垒的介质材料，包括介质双层。使用双层薄膜，我们实验证明显着改善电子注入电流，促进福勒-诺德海姆隧穿（FNT）和步骤隧穿（ST），同时抑制缺陷介导的载流子传输。使用1 nm厚的高质量电介质硅酸铥（TmSiO）作为第一绝缘体层和二氧化钛（TiO $_2$）作为高电子亲和性第二层绝缘体，实现了接近10 $^3$ A/cm $^2$（受串联电阻限制）的高注入隧穿电流密度和优异的电流-电压非线性和不对称性。我们还证实了我们的方法在一个完整的GBT结构的可行性和有效性，显示出显着的改善集电极导通态电流密度相对于以前报道的GBT。器件设计和制造方案的选择考虑到未来的CMOS工艺兼容性。这项工作提出了一个双层隧道势垒的方法作为一个有前途的候选人，用于高性能的垂直石墨烯为基础的隧道器件。
2015-07-23 cond-mat.mes-hall
Analog Circuit Applications based on Ambipolar Graphene/MoTe2 Vertical Transistors
随着能源需求的增加，目前基于传统MOS-FET（金属氧化物半导体场效应晶体管）的集成电路（IC）技术正在接近小型化的极限。与传统技术相比，已经证明了基于石墨烯FET的几种模拟电路应用具有更少的组件。然而，石墨烯的半金属性质导致的低开/关电流比严重阻碍了其实际应用。在这里，我们报告了石墨烯/MoTe 2范德华（VDW）垂直晶体管与V形双极场效应传输特性，以克服这一挑战。对器件输运特性的温度依赖性的研究表明，器件的双极性行为是由栅可调非对称势垒引起的。此外，为了展示这种垂直晶体管的模拟电路应用，我们成功地实现了输出极性可控（OPC）放大器和倍频器。这些结果使基于vdW异质结的电子器件在电信领域开辟了新的可能性，具有广阔的前景。
2018-01-05 cond-mat.mes-hall
Experimental realization of single electron tunneling diode based on vertical graphene two-barrier junction
通常，石墨烯在其水平方向上用于设计新概念器件。在这里，我们报告了一个单电子隧穿二极管的基础上量子隧穿通过垂直石墨烯双势垒结。通过将扫描隧道显微镜（STM）尖端定位在沉积在石墨表面上的石墨烯纳米颗粒上方来形成结。由于双势垒结的不对称性，电子可以从针尖单向转移到石墨烯纳米管，但不能从石墨烯单向转移到针尖。这一结果为在垂直方向上设计新型石墨烯晶体管提供了有趣的机会。
2012-04-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Transport gap in vertical devices made of incommensurately misoriented graphene layers
通过原子紧束缚计算，我们研究了由两个取向不一致的石墨烯层构成的垂直器件的输运性质。利用所选择的传输方向（Ox轴），我们定义了两类旋转的石墨烯晶格，其区别在于它们的晶格对称性的不同性质，因此，布里渊区，即，两个狄拉克锥位于相同的$k_y$点（$K_y' = K_y = 0$）或不同的$k_y$点（$K_y' = -K_y = 2π/3L_y$，其中$L_y$是沿Oy轴的周期长度）。因此，两层狄拉克锥的不对准发生，并且在由不同晶格类的两层制成的器件中实现了显著的透射能隙（$\sim$几百meV）。我们还表明，应变工程可以用来大大扩大这种类型的设备的差距。
2015-06-22 cond-mat.mes-hall
Anomalous Dynamical Behavior of Freestanding Graphene Membranes
我们报告亚纳米，高带宽测量的平面外（垂直）运动的原子在独立的石墨烯使用扫描隧道显微镜。通过在长时间段内跟踪垂直位置，在测量原子级薄膜的时空动态的能力上实现了比当前最先进的成像技术提高1000倍。我们观察到，石墨烯膜的垂直运动表现出罕见的长尺度偏移，其特征在于异常均方位移和柯西-洛伦兹幂律跳跃分布。
2016-09-20 cond-mat.mes-hall
All-carbon vertical van der Waals heterostructures: Non-destructive functionalization of graphene for electronic applications
我们提出了一种通过组装垂直全碳范德华异质结构实现石墨烯非破坏性功能化的途径。为此，我们采用单层石墨烯（SLG）片生长的低压甲烷CVD铜箔和大面积介电~1 nm厚的氨基封端的碳纳米膜（NH 2-CNMs）产生的电子束诱导交联的芳香族自组装单层。我们封装SLG片氧化硅晶片与NH 2-CNMs通过机械堆叠和表征所形成的异质结构的结构，化学和电子性质的拉曼光谱和X射线光电子能谱学，以及通过电气和电磁输运测量。我们表明，功能氨基带来的SLG片附近，他们的运输特性不受损害，这种功能化;此外，我们证明了异质结构设备的功能响应的质子化的氨基在水中。由于其相对简单，所提出的方法为在其中需要石墨烯的非破坏性化学官能化（例如，用于化学和生物传感的工程电换能器）或作为分层异质结构中石墨烯的互补电介质。
2014-06-08 cond-mat.mes-hall
Tunneling properties of vertical heterostructures of multilayer hexagonal boron nitride and graphene
我们利用第一性原理密度泛函理论（DFT）研究了多层h-BN或BC $_{2}$ N以及石墨引线之间石墨烯薄膜的堆叠实现的单势垒和双势垒异质结构的输运性质。异质结构是晶格匹配的。所考虑的单屏障系统由石墨电极之间的多达五个h-BN或BC $_{2}$ N单原子层（Bernal堆叠）的层组成。h-BN势垒的透射概率表现出两种不寻常的行为：由于石墨和介电层中的状态之间的晶体动量失配，在经典允许的能量区域中它也非常低，并且它仅弱地依赖于h-BN间隙中的能量，因为h-BN的晶体动量的虚部几乎与能量无关。双势垒结构由h-BN膜组成，该h-BN膜由多达三个石墨烯层隔开。我们发现，已经有五层的h-BN强烈抑制石墨引线之间的传输，并且不能观察到共振隧穿，因为能量色散关系不能在垂直和横向分量中解耦。
2012-12-19 cond-mat.mes-hall
Gate-Tunable Tunneling Resistance in Graphene/Topological Insulator Vertical Junctions
基于石墨烯的垂直异质结构，特别是与其他层状材料相结合的堆叠，在纳米电子学方面很有前途。石墨烯和拓扑绝缘体这两种模型狄拉克材料的堆叠可以显著地扩大范德华异质结构的家族。尽管对这两种材料有了很好的了解，但是组合的垂直异质结的电子输运性质仍然是未知的。在这里，我们展示了Bi 2Se 3纳米片和单层石墨烯之间的垂直异质结的实验实现。在低温下，通过垂直异质结的电子输运由隧穿过程主导，该隧穿过程可以通过栅极电压有效地调节以改变费米表面附近的态密度。在磁场的存在下，量子振荡观察到由于量子化的朗道能级在石墨烯和二维表面状态的Bi 2Se 3。此外，我们观察到一个奇异的栅极可调隧道电阻下的高磁场，显示电阻最大值时，底层石墨烯成为量子霍尔绝缘体。
2016-03-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetoresistance and negative differential resistance in Ni/Graphene/Ni vertical heterostructures driven by finite bias voltage: A first-principles study
利用非平衡格林函数方法结合密度泛函理论，研究了$n$石墨烯层夹在两个半无限Ni（111）电极之间的Ni/Gr_n/Ni垂直异质结构中的有限偏压量子输运.我们发现，最近预测的“悲观”的磁阻为100%的$n \ge 5$结在零偏置电压$V_b \rightarrow 0$，持续到$V_b \simeq 0.4$ V，这使得这样的设备有希望的自旋扭矩为基础的设备应用。此外，对于平行取向的Ni磁化，$n=5$结表现出显着的负微分电阻的偏置电压从$V_b=0$ V增加到$V_b \simeq 0.5$ V。我们确认，这两个非平衡效应适用于不同类型的键合的Ni（111）表面上的Gr，同时保持Bernal堆叠之间的各个Gr层。
2012-03-29 cond-mat.mes-hall
Graphene vertical cascade interband terahertz and infrared photodetectors
我们提出并评估了垂直级联太赫兹和红外光电探测器的基础上，多个石墨烯层（GL）结构与薄隧道势垒层（由二硫化钨或相关材料制成）。光电探测器操作与从GL中的价带到相邻GL中的导带的级联辐射电子跃迁（带间和GL间跃迁）相关联。本文计算了在较宽的温度范围内，不同GL数和不同掺杂水平的垂直级联带间GL光电探测器（I-GLPD）在不同偏压下的响应率和探测率随光谱的变化关系。我们显示了一个有效的操纵的光谱特性的可能性所施加的电压。光谱特性还取决于GL掺杂水平，这开辟了在多色系统中使用I-GLPD的前景。I-GLPD的优点在于对垂直入射辐射的敏感性、暗电流的温度依赖性弱以及工作速度快。与量子阱子带间光电探测器的比较表明，I-GLD具有更好的室温探测性能和更高的探测速度。垂直级联I-GLD在速度上也可以超过横向p-i-n GLD。
2014-11-03 cond-mat.mes-hall
Post-transient relaxation in graphene after an intense laser pulse
高强度激光脉冲在石墨烯中诱导了粒子数反转瞬态[T. Li等人，Phys.Rev.Lett. 108，167401（2012）]。使用流体动力学参数和动力学理论相结合，我们确定热，密集，人口反转电子向平衡的后瞬态弛豫。冷却速率和电荷不平衡弛豫速率由包括电子-声子散射的玻尔兹曼方程确定。我们发现，带间散射过程驱动的布居数反转的弛豫比由带内散射过程决定的电子温度的弛豫慢得多。这种见解可能与石墨烯作为光学增益介质的应用有关。
2013-03-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Modulating dichroism and optical conductivity in bilayer graphene under intense electromagnetic field irradiation
本研究基于 Floquet-Bloch 定理与四能带模型，揭示了强垂直激光场下双层石墨烯能带结构改变对光电导的调制作用，阐明了线偏振与圆偏振场分别诱导线二色性与圆二色性，并实现谷选择性泵浦的机制。
2024-03-26 cond-mat.mes-hall
Anomalous thermopower oscillations in graphene-InAs nanowire vertical heterostructures
热电测量有可能揭示低维材料的态密度。在这里，我们提出了单层石墨烯-纳米线（NW）异质结构的异常热电行为，显示出作为掺杂浓度的函数的大振荡。我们的器件由InAs NW和石墨烯垂直异质结构组成，它们通过薄（$\sim$ 10 nm）六方氮化硼（hBN）层电隔离。与传统的热电测量相比，其中加热器放置在样品的一侧，我们使用InAs NW（直径$\sim 50$ nm）作为放置在石墨烯通道中间的局部加热器。我们测量了由于NW中的焦耳加热引起的石墨烯中的热电势作为温度（1.5K -50 K）和载流子浓度的函数。在双层石墨烯（BLG）- NW异质结的热电电压显示出的狄拉克点附近的符号变化，由莫特的公式预测。相比之下，在单层石墨烯（MLG）-NW异质结构上测量的热电电压显示出狄拉克点周围的异常大振幅振荡，这在来自同一设备上测量的电导率的莫特响应中看不到。异常振荡是由NW的静电势在MLG中修改的态密度的签名，其在NW-BLG器件中弱得多。异质结堆叠的热计算表明，温度梯度在NW下方的石墨烯区域中占主导地位，并且因此对导致热电电压中的异常振荡的状态密度的修改敏感。此外，与应用程序的磁场，我们检测到修改的状态密度由于在MLG和BLG的朗道能级的形成。
2020-12-22 cond-mat.mes-hall
Odd momentum pairing and superconductivity in vertical graphene heterostructures
由BN间隔物分隔的石墨烯层组成的垂直石墨烯异质结构允许调节电子之间的相互作用的新方法。我们研究了电子配对介导的修改排斥相互作用的可能性。长程谷内和短程谷间相互作用产生不同的各向异性相。我们证明了在$5-10 \times 10^{13} {\rm cm}^{-2}$的载流子密度以上，可以存在一个在不同的谷中具有相反符号的带隙的超导态，一个奇动量配对态。的转变温度的依赖关系上的不同参数的设备进行了详细研究。
2012-07-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Multi-Control Over Graphene-Molecule Hetereo-Junctions
垂直位形是最近在实验上发展起来的一种强有力的工具，用来研究准二维系统的场效应。原型石墨烯基垂直隧穿晶体管可以利用栅极电压实现对电流密度的非凡控制。在这项工作中，我们从理论上研究了垂直隧穿结，包括一个单层的光开关芳基偶氮苯分子的夹在两个石墨烯片。偶氮苯分子在光激发时在{ \it transs}和{ \it cis}构象之间转换，从而增加了第二个旋钮，其增强了对结的物理性质的控制。使用密度泛函框架内的第一性原理方法，我们进行了模拟，包括场效应为{ \it反}和{ \it顺}配置。我们发现，在费米能量的分子-石墨烯相互作用产生的界面态的干扰引入了一个双峰模式的传输函数和主导的栅极结的输运性质，脱落的界面过程的新光。
2017-05-15 cond-mat.mes-hall
Multiple negative differential conductance regions and inelastic phonon assisted tunneling in graphene-hBN-graphene structures
在本文中，我们详细研究了在石墨烯-hBN-石墨烯器件的垂直电流中六方氮化硼（hBN）板和石墨烯层之间的旋转对准的效果。我们展示了如何为小的旋转角度，由hBN晶格的动量转移导致多个峰值的I-V曲线的设备，给原产地多个区域显示负微分电导。我们还研究了在垂直电流声子散射的效果，看看如何开放的非弹性隧穿事件允许的光学声子的自发发射导致尖锐的峰值的二阶导数的电流。
2016-03-14 cond-mat.mes-hall
Vertical Graphene Base Transistor
我们提出了一种新的，基于石墨烯的设备概念，用于高频操作：热电子石墨烯基晶体管（GBT）。仿真结果表明，GBT具有较高的电流开/关比和电流增益。模拟和小信号模型表明，它可能允许太赫兹操作。基于能带的考虑，我们提出了一个特定的材料解决方案，是与SiGe工艺线兼容。
2012-03-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Resonant plasmonic terahertz detection in vertical graphene-base hot-electron transistors
我们分析了垂直石墨烯基热电子晶体管（GB-HHT）的动态特性，并考虑使用开发的器件模型作为太赫兹（THz）辐射的探测器。GB-HET模型考虑了从发射极的隧穿电子注入、穿过势垒层的电子传播以及部分捕获到GB中、GB中的电势和空穴密度的自洽振荡（等离子体振荡）、以及量子电容和电子渡越时间效应。使用所提出的器件模型，我们计算的响应度的GB-Hysteresis操作太赫兹探测器作为信号频率的函数，施加的偏置电压，和结构参数。等离子体激元效应的包含导致HET-GBT在显著超过由特征RC时间限制的频率下操作的可能性。据发现，具有足够完美的GB的GB-Hulf的响应度在与等离子体振荡的激发相关联的太赫兹频率范围内表现出尖锐的共振最大值。这些最大值的位置由所施加的偏置电压控制。GB-Hulf可以与其他等离子体太赫兹探测器竞争，甚至超过其他探测器。
2015-09-11 cond-mat.mes-hall
Intense anomalous high harmonics in graphene quantum dots caused by disorder or vacancies
本文研究了无序或空位对石墨烯量子点光学响应的影响，发现无序或空位破坏反转对称性并引发时间反转对称性破缺，从而在无外磁场下产生强烈的反常高次谐波，并通过解除能级简并增强近截止谐波辐射。
2023-10-25 cond-mat.mes-hall physics.optics
Orbital dependent Coulomb drag in electron-hole bilayer graphene heterostructures
本文研究了磁场下电子-空穴双层石墨烯异质结构中的库仑拖曳，发现垂直位移场和轨道指数在朗道能级间的层间库仑相互作用中起关键作用。
2025-08-12 cond-mat.mes-hall
Enhanced thermionic-dominated photoresponse in graphene Schottky junctions
范德华材料的垂直异质结构使新的途径来调整纳米系统中的电荷和能量传输特性。我们提出，石墨烯肖特基结可以托管一种特殊的光响应，其特征在于强烈耦合的热量和电荷流，垂直运行的石墨烯平面。当热载流子的电子发射介导的垂直能量传输阻碍电子晶格冷却以及横向扩散能量传输时，可以进入该区域。因此，泵入系统的功率经由热载流子到半导体材料中的电子发射而在整个石墨烯活性区域上被有效地提取。该机制的实验特征包括具有非单调温度依赖性的大且可调的内部响应度${\cal R}$。特别地，${\cal R}$在肖特基电势$ϕ$量级的电子温度处达到峰值，并且具有大的上限${\cal R} \le e/ϕ$（当$ϕ= 100\,{\rm meV}$时为$e/ϕ=10\,{\rm A/W}$）。我们的提议为在光学活性石墨烯异质结构中设计光响应开辟了新的方法。
2016-08-09 cond-mat.mes-hall
Gate-versus defect-induced voltage drop and negative differential resistance in vertical graphene heterostructures
本文提出基于多空间约束搜索密度泛函的非平衡第一性原理方法，研究石墨烯/六方氮化硼/石墨烯场效应晶体管，揭示栅极狄拉克锥失配与缺陷能级偏压移动均可诱导负微分电阻，并阐明缺陷位置对电压降及负微分电阻的关键调控作用。
2021-09-23 cond-mat.mes-hall
Local characterization and engineering of proximitized correlated states in graphene-NbSe$_2$ vertical heterostructures
利用单层石墨烯、单层hBN和NbSe $_2$组成的范德华垂直异质结构，我们对不同构型的诱导关联态进行了局域表征。在4.6 K的温度下，我们已经表明，超导电性和电荷密度波可以诱导在石墨烯从NbSe 2的邻近效应。通过施加垂直磁场，我们对Abrikosov涡旋晶格进行了成像，并提取了邻近化超导石墨烯的相干长度。我们进一步表明，通过在石墨烯和NbSe $_2$之间添加单层hBN，可以完全阻断诱导的关联态，这表明了正常金属和超导体之间的隧道势垒和表面条件对于邻近效应的重要性。
2020-05-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
High Current Density Vertical Tunneling Transistors from Graphene/Highly-Doped Silicon Heterostructures
石墨烯/硅异质结构作为用于各种电子和光子器件的新平台，如势垒电阻器、太阳能电池、光调制器和化学传感器，引起了极大的兴趣。迄今为止的研究主要集中在石墨烯和轻掺杂硅之间的结上，其中肖特基势垒被认为是载流子传输过程的主导因素。在这里，我们报告了一个系统的调查之间形成的异质结石墨烯和高掺杂硅载流子输运。通过改变硅掺杂水平和测量温度，我们表明，通过原生氧化物的隧穿效应的石墨烯/p++-Si异质结的载流子输运占主导地位。我们进一步证明，隧道电流可以有效地调制的外部栅极电场，导致在垂直隧穿晶体管。得益于高掺杂硅的大态密度，我们的隧穿晶体管可以提供超过20 A/cm 2的电流密度，比以前的石墨烯/绝缘体/石墨烯隧穿晶体管在相同的开/关比下高出约两个数量级。
2015-12-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Field-effect tunneling transistor based on vertical graphene heterostructures
我们报道了一种双极场效应隧穿晶体管，它利用了石墨烯的低态密度和它的一个原子层厚度。我们的概念验证设备是石墨烯异质结构，具有原子级薄的氮化硼作为隧道势垒。它们表现出室温开关比~50，通过优化器件结构可以进一步提高该值。这些器件具有高频操作和大规模集成的潜力。
2011-12-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Moiré patterns in graphene -- rhenium disulfide vertical heterostructures
原子级薄材料的垂直堆叠提供了一个大平台，用于实现由邻近效应和莫尔图案实现的新特性。在这里，我们专注于机械组装的异质结构的石墨烯和ReS $_2$，范德华层状半导体。使用扫描隧道显微镜和光谱（STM/STS），我们图像的两种材料之间的尖锐边缘，以及重叠的地区。局部分辨的形貌图像显示了一个条纹的超图案起源于石墨烯的六方结构和三斜，低面内对称的ReS $_2$之间的层间相互作用的存在。我们比较的结果与理论模型，估计石墨烯和ReS $_2$之间的莫尔图案的形状和角度的依赖性。这些结果揭示了具有不同晶格对称性的范德华材料之间的复杂界面现象。
2020-10-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Towards Fast Multicolor Photodetectors based on Graphene Contacted Vertical p-GaSe/n-InSe van der Waals Heterostructure
研究了以石墨烯为透明电极，采用层状p型GaSe和n型InSe的垂直范德华异质结光电探测器的电学和光电特性。不仅观察到来自层状GaSe和InSe本身的光电流峰，还观察到层间光跃迁峰，这与第一性原理计算一致。p-n异质结之间的内建电场和石墨烯电极的优势可以有效地分离光生电子-空穴对，从而导致响应时间下降到160 μs。利用垂直层状p-n异质结和石墨烯电极的层间和层内光学跃迁，可以实现基于二维层状材料的高性能多色光电探测器，这对未来的光电子学具有重要意义。
2016-12-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Interfacial Charge Transfer Driven Enhanced Transport and Thermal Stability in Graphene-MoS2 Vertical Heterostructure Field-Effect Transistors
Institute of Physics, Bhubaneswar（印度巴布内斯瓦尔物理研究所）；Homi Bhabha National Institute（霍米·巴巴国立研究所）；KIIT Deemed to be University（KIIT被视为大学）；Sambalpur University（桑巴尔普尔大学）
研究通过界面电荷转移增强石墨烯-MoS2垂直异质结场效应晶体管的传输性能和热稳定性，发现异质结构在高温下表现出更稳定的电导率和更高的迁移率。
2026-03-20 cond-mat.mes-hall
Planar and van der Waals heterostructures for vertical tunnelling single electron transistors
尽管目前存在丰富的二维材料选择，但垂直（范德华）和平面内的异质结构对所产生结构的性质和功能提供了前所未有的控制。因此，平面异质结构允许不同的二维半导体和石墨烯纳米带之间的pn结具有明确的边缘;垂直异质结构导致在纯碳基系统中观察到超导性并实现垂直隧穿晶体管。在这里，我们展示了同时使用平面和范德华异质结来构建垂直单电子隧穿晶体管。我们在六方氮化硼的基质内生长石墨烯量子点，这使得量子点周边的局域态数量急剧减少。使用六方氮化硼隧道势垒作为石墨烯量子点的触点，使我们的晶体管具有可重复性，并且不依赖于局部状态，在设计未来器件时具有更大的灵活性。
2019-01-16 cond-mat.mes-hall
Electron Transport across Vertical Silicon / MoS${_2}$ / Graphene Heterostructures: Towards Efficient Emitter Diodes for Graphene-Base Hot Electron Transistors
异质结构包括硅（Si），二硫化钼（MoS ${_2}$）和石墨烯的垂直电流传导机制进行了研究。测得的电流-电压（I-V）特性表现出温度依赖的不对称电流，表明热激活的载流子运输。数据进行了比较，并拟合到当前的传输模型，该模型确认电子发射作为跨设备的负责任的传输机制。理论计算与实验数据相结合表明，从Si到MoS的异质结势垒${_2}$在T = 200~300 K范围内与温度呈线性关系，具有正的温度系数。温度依赖性可以归因于Si和MoS ${_2}$之间的带隙差的变化、Si/MoS ${_2}$界面处的应变或Si和MoS ${_2}$中的不同电子有效质量，从而导致可能的熵变化，所述熵变化源于电子从Si移动到MoS ${_2}$时的态密度的变化。在Si和MoS ${_2}$之间形成的低势垒以及在此展示的所得到的电子发射使得本器件成为用于未来高速电子器件的石墨烯基热电子晶体管的发射极二极管的潜在候选者。
2019-12-23 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Graphene vertical hot-electron terahertz detectors
提出并分析了基于双石墨层和多石墨层结构的垂直热电子太赫兹（THz）石墨烯层探测器（GLDs）的概念，其势垒层由具有适度导带偏移的材料（如二硫化钨等材料）制成。这些探测器的操作是通过来自GLS的电子发射来实现的，所述电子发射通过由入射THz辐射加热的电子来增强。电子加热主要与带内吸收（Drude吸收）有关。计算了不同GL数的GL探测器的响应率和探测率随光子能量、GL掺杂和外加电压的变化关系。基于级联多GL结构的探测器可以表现出相当大的光电增益，从而提高了响应率和探测率。所考虑的太赫兹探测器的优点与它们对正入射辐射的高灵敏度和在太赫兹频率范围的低端在室温下的高效操作相关联。这种具有金属光栅的GLD，支持通过入射THz辐射激发GL结构中的等离子体振荡，可以在几个THz的频率下表现出强的谐振响应（在该范围内，其中基于A $_3$ B $_5$材料的常规检测器，特别是THz量子阱检测器的操作由于这种材料中的强光学声子辐射吸收而受到阻碍）。
2014-09-02 cond-mat.mes-hall
Electric gating induced bandgaps and enhanced Seebeck effect in zigzag bilayer graphene ribbons
我们从理论上研究了边栅产生的横向电场和顶、背栅产生的纵向电场对锯齿形双层石墨烯带（Bernal堆叠）能带和输运性质的影响。使用原子紧束缚计算和格林函数的形式主义，我们证明了带隙打开时，任何一个领域的应用，甚至扩大的同时影响下的两个领域。有趣的是，尽管垂直电场被广泛用于控制双层石墨烯中的带隙，但在这里，我们表明，横向场在调制更大范围的带隙和保持良好的电导方面表现出更积极的作用。对于具有16条链线的锯齿形双层石墨烯带，Seebeck效应也被证明强烈增强了约13倍。这些结果可能会激发新的设计的双层石墨烯带使用电子门的设备。
2016-02-02 cond-mat.mes-hall
Optical response of graphene under intense terahertz fields
基于Floquet理论研究了石墨烯在强圆偏振和线偏振太赫兹场作用下的光学响应。我们研究了能谱和态密度。结果表明，由于单光子/多光子共振，准能谱中出现了能隙。这些准能隙在小动量时很明显，但随着动量的增加而急剧减小，并最终在动量足够大时趋于闭合。与Oka和Aoki的先前工作[Phys. Rev. B { \bf 79}，081406（R）（2009）]中的预测相反，由于来自大动量态的贡献，态密度中的间隙被有效地闭合。我们还研究了不同的电场强度和费米能量的光导性，并显示了石墨烯的动态Franz-Keldysh效应的主要特点。研究发现，由于边带调制的光学跃迁，电导率呈现出多台阶状结构。它还表明，下降出现在频率是所施加的太赫兹场频率的整数倍的情况下，低费米能量，起源于准能隙在小动量。此外，在圆偏振太赫兹场下，我们预测峰的中间的“步骤”和峰诱导的贡献从零动量附近的光学电导率的状态。
2011-03-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nonperturbative model for optical response under intense periodic fields with application to graphene in a strong perpendicular magnetic field
当施加强垂直磁场时，石墨烯表现出极强的光学非线性，即使在中等光强下，响应电流也表现出很强的场依赖性，微扰理论失效。我们非微扰计算完整的光学电导率引起的周期性字段的运动方程框架的基础上的Floquet定理，与散射描述唯象。在高场的非线性响应被理解为修饰的电子状态，或Floquet状态，其进一步特征在于弱探测光场的光学电导率。这种方法被示出为在$5$ T的磁场和具有光子能量$0.05$ eV的驱动场。结果表明，微扰理论只适用于$<3$ kV/cm的弱场，证实了石墨烯朗道能级存在极强的轻物质相互作用.这种方法可以很容易地推广到其他系统中的光学电导率的计算。
2018-03-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Photo-thermionic effect in vertical graphene heterostructures
寻找克服传统半导体器件局限性的替代光电机制对于探测和收集低能光子至关重要。一种非常有前途的方法是从由于光吸收而添加到自由电子浴的热能驱动电流。这一策略的成功实施需要一个宽带吸收器，其中载流子之间的相互作用比声子更强烈，以及能量选择性接触，以提取多余的电子热。在这里，我们表明石墨烯-WSe 2-石墨烯异质结构器件通过光电子效应提供了这种可能性：石墨烯中吸收的光子能量有效地转移到电子浴中，导致热化的热载流子分布。能量高于石墨烯和WSe 2之间肖特基势垒的载流子可以在势垒上方发射，从而产生光电流。我们的实验表明，光电子效应，使子带隙光子的检测，同时尺寸可扩展，电可调，宽带和超快。
2016-06-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Confining graphene plasmons to the ultimate limit
石墨烯等离子体激元由于其可调谐性、长寿命和在垂直方向上的高度场限制而最近吸引了大量的关注。附近的金属栅极已被证明可以改变石墨烯等离子体激元分散并进一步限制它们的电场。我们研究了沉积在金属上的石墨烯片的等离子体激元，在该制度中，金属带不与无质量狄拉克费米子带杂交。我们推导出这样的混合系统的等离子体激元的色散和寿命的精确结果，考虑到金属的非局域性。石墨烯等离子体激元分散被发现是声学的，并且在能量上被向下推到带内石墨烯粒子-空穴连续体的上边界，从而强烈地增强了这些激发的垂直限制。发现由于金属栅极中的粒子-空穴激发引起的这种声等离子体激元的朗道阻尼令人惊讶地弱，品质因数超过$Q = 10^{2}$。
2018-02-19 cond-mat.mes-hall
Electronic structure and layer-resolved transmission of bilayer graphene nanoribbon in the presence of vertical fields
由于其特殊的手征性质和激发载流子分散性，双层石墨烯的电子性质与传统的二维电子气和单层石墨烯不同。研究了应变对双层石墨烯纳米结构的电子结构、边缘态和零温下电荷输运的影响。我们证明了在垂直磁场作用下，双层石墨烯在偏压下会产生谷极化量子霍尔效应。在该系统中，通过调节面间应变，可以发生从量子谷霍尔到谷极化量子霍尔相的拓扑相变。此外，我们研究了层分辨输运性质，通过计算层极化量，使用递归格林函数技术，并表明所得到的层极化值确认所获得的相位。这些预测可以通过实验来验证，我们的结果表明，在电子和valleytronics设备的外部场的存在下，利用应变双层石墨烯的可能性。
2013-07-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Transport properties of vertical heterostructures under light irradiation
双层异质结在光照射下的电子和输运性质是提高光电子器件功能的重要方面。我们从理论上研究了时间周期性外光场对双层石墨烯和双层异质结构输运性质的影响。利用非平衡格林函数方法研究了Landauer型组态中的体电子和输运性质。为了说明光照射下的双层接触的微分电导的行为，我们考虑双层石墨烯和石墨烯/六方氮化硼异质结构的紧束缚模型。非绝热驱动导致原始能带结构的边带和准能谱中的能隙的打开。在输运性质中，间隙开口表现为对微分电导的抑制。除了抑制外，如果光激发电子隧穿进入或离开Van~Hove奇点，外部光场会引起微分电导的增强。
2022-08-07 cond-mat.mes-hall
Photovoltaic Hall effect in graphene
用Floquet方法推导了强光（交流电场）下电子系统对直流源漏场的响应。然后，我们已经应用到石墨烯的形式主义，我们表明，一个非线性效应的圆偏振光可以打开一个缺口的狄拉克锥，导致光致直流霍尔电流。这在数值上证实了附接到电极的石墨烯带具有Keldysh Green函数。
2009-03-06 cond-mat.mes-hall
Strain and Twist Engineering of Interfacial Thermal Transport in Homo- and Hetero-Interfaces of Graphene and Hexagonal Boron Nitride
Wuhan University（武汉大学）；Xi’an Jiaotong University（西安交通大学）；Tel Aviv University（特拉维夫大学）
研究揭示同质与异质石墨烯/h-BN界面在外部机械扰动下的垂直热导差异，通过原子模拟发现异质界面在应变下热导显著变化，而同质界面则对扭转变形敏感，提出基于局部层间距离和堆叠的简化模型解释热导行为。
2026-04-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
