Performance Limits for Field Effect Transistors as Terahertz Detectors
我们提出了估计的太赫兹探测器的性能极限的基础上的场效应晶体管（FET）的宽带检测制度。最大的响应率预测短沟道FET在亚阈值制度。我们还计算了器件的转换效率Q，其定义为辐射感应直流电流耗散的功率与太赫兹耗散功率的比值。我们表明，Q有一个绝对最大值作为两个变量的函数：入射辐射的功率和频率。Q的最大值在10%的数量级
2013-02-28 cond-mat.mes-hall
Detection of incoherent broadband terahertz light using antenna-coupled high-electron-mobility field-effect transistors
基于太赫兹电磁波在场效应晶体管中自混合的直接太赫兹探测器的灵敏度正在提高，其噪声等效功率接近肖特基势垒二极管探测器的噪声等效功率。在这里，我们报告这样的探测器基于AlGaN/GAN二维电子气在77~K能够感测宽带和非相干太赫兹辐射。测量的光电流作为门电压的函数与自混合模型吻合得很好，光谱响应主要由天线决定。傅里叶变换光谱仪配备有为340、650和900 GHz频带设计的探测器，允许在0.1至2.0 THz的频率范围内进行太赫兹光谱学。该探测器在77 K时的光学灵敏度约为$1~\mathrm{pW/\sqrt{Hz}}$，与4.2 K时的商用硅测辐射热计相当。通过进一步提高灵敏度，室温探测器将在主动/被动太赫兹成像和太赫兹光谱学中找到应用。
2017-03-09 cond-mat.mes-hall
Dual Origin of Room Temperature Sub-Terahertz Photoresponse in Graphene Field Effect Transistors
由于石墨烯$'$优异的电子迁移率，石墨烯被认为是用于高达太赫兹（THz）范围的高频辐射检测器的有前途的平台。先前已经表明，石墨烯场效应晶体管（FET）由于热电和/或等离子体波整流而对入射的THz辐射表现出室温宽带光响应。这两种效应表现出类似的功能依赖于栅极电压，因此，它被发现是很难解开这些贡献在以前的研究。在这封信中，我们报告了在不同温度下分析的石墨烯场效应晶体管的亚太赫兹响应的实验和理论研究。这种温度依赖性的研究使我们能够揭示光热电效应，pn结整流，和等离子体激元整流中的石墨烯FET的亚太赫兹光响应的作用。
2018-03-19 cond-mat.mes-hall
Singularity-enhanced terahertz detection in high-mobility field-effect transistors
基于高电子迁移率晶体管的高频辐射检测器受益于低噪声、室温操作以及使用栅极可调谐等离子体共振执行辐射光谱的可能性。尽管成功的概念验证演示，基于晶体管的太赫兹辐射探测器的响应度，目前，仍然相当差。为了解决这个问题，我们提出了一类支持奇异等离子体模式的器件，即在敏锐电极附近具有强电场的模式。大的等离子体激元增强的电场导致放大的非线性，并因此导致高效的AC到DC转换。我们分析了亚太赫兹探测器的基础上的二维电子系统（2DES）的Corbino几何作为一个原型和精确可解的模型，并表明响应率的尺度为$1/r_0^{2}$与半径的内接触$r_0$。这使得响应度超过10千伏/瓦，在亚太赫兹频率的纳米级接触很容易通过现代纳米纤维技术。
2020-05-10 cond-mat.mes-hall
Effect of Coulomb carrier drag and terahertz plasma instability in p+-p-i-n-n+ graphene tunneling transistor structures
我们评估了由于带间隧穿而在耗尽i区产生的弹道电子和空穴对门控n区和p区中的电子和空穴的库仑拖曳对p+-p-i-n-n+石墨烯隧穿晶体管结构（GTTS）的电流-电压特性和阻抗的影响。拖曳导致在门控n-和p-区中的电流放大以及放大的拖曳电流和注入的隧穿电流之间的正反馈。足够强的阻力可以导致GTTS阻抗的负实部，从而使得等离子体不稳定性和等离子体振荡在太赫兹（THz）频率范围内的自激发成为可能。这种效应可能用于产生太赫兹辐射。
2021-09-02 cond-mat.mes-hall
Terahertz detection of magnetic field-driven topological phase transition in HgTe-based transistors
本文报道了室温下反能带结构碲汞基场效应晶体管的太赫兹探测。在低温下，我们表明，晶体管沟道的非线性允许观察的量子相变由于避免交叉零模式朗道能级在碲化汞二维拓扑绝缘体。这些结果为太赫兹拓扑场效应晶体管铺平了道路。
2018-04-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Terahertz detection in a slit-grating-gate field-effect-transistor structure
我们制作了一种栅栅指间狭缝窄的InGaAs/GaAs场效应晶体管结构。在亚太赫兹频率范围内测量了这种结构的共振光电导响应。光响应峰的频率对应于结构通道中的等离子体共振的激发。所获得的响应度超过了先前报道的类似的等离子体太赫兹探测器的响应度两个数量级，这是由于狭缝光栅栅场效应晶体管结构中的入射太赫兹辐射和等离子体振荡之间的耦合增强。
2011-10-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Hot-electron resonant terahertz bolometric detection in the graphene/black-AsP field-effect transistors with a floating gate
本文提出一种基于石墨烯沟道和黑磷/黑砷势垒层浮栅结构的场效应晶体管太赫兹探测器，利用入射辐射加热二维电子气引发热电子发射改变栅势，在等离激元共振频率下实现高响应率测辐射热探测。
2023-04-25 cond-mat.mes-hall
Helicity sensitive terahertz radiation detection by dual-grating-gate high electron mobility transistors
报道了在双栅InAlAs/InGaAs/InAlAs/InP高电子迁移率晶体管（HEMT）中观测到太赫兹（THz）辐射激发的螺旋度敏感光电流。对于圆极化，在源极和漏极接触之间测量的电流随着辐射螺旋度的反转而改变其符号。对于椭圆极化辐射，总电流由具有不同权重的Stokes参数的叠加来描述。此外，通过施加到各个光栅的栅极电压的变化，光电流可以由定义辐射螺旋度的斯托克斯参数或用于线偏振的斯托克斯参数来定义。我们表明，人工非中心对称的微周期结构与太赫兹辐射激发的二维电子系统表现出直流光电流引起的空间周期性的平面内电位和空间调制光的联合作用。这一结果为DGG HEMT应用于辐射极化状态的全电探测提供了理论依据。
2015-07-06 cond-mat.mes-hall
Quantum-dot single-electron transistor as thermoelectric quantum detectors at terahertz frequencies
低维纳米系统具有高灵敏度和低噪声，是操纵、控制和捕获光子的理想材料。如果量子工程能够在所需的频率范围内定制局域电子的能量，它们可以允许在任何频域设计高效的量子传感器。在这里，我们利用丰富的少电子物理开发毫米波纳米探测器采用作为传感元件的InAs/InAs 0.3P 0.7量子点纳米线，嵌入在一个单电子晶体管。一旦用光照射，深度局域化的量子元件表现出由光电热效应驱动的额外电动势，其被利用来有效地感测0.6THz的辐射，噪声等效功率< 8 pWHz-1/2，并且暗电流几乎为零。这一结果为太赫兹频率下的量子密钥分发、量子通信和量子密码学提供了新的研究方向。
2021-09-10 cond-mat.mes-hall
Terahertz response of carbon nanotube transistors
本文提出了一种基于自洽非平衡格林函数的含时量子输运方法。该技术被应用到弹道碳纳米管晶体管的存在下，在栅极的时间谐波信号。在ON状态下，动态电导在太赫兹频率处表现出等离子体共振峰。这些在OFF状态下消失，动态电导显示出平滑的振荡，这是单粒子量子效应的特征。我们发现，纳米管的动力学电感起着至关重要的作用，在高频行为。
2009-06-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Graphene field effect transistors as room-temperature Terahertz detectors
石墨烯独特的光电特性[1]使其成为各种光子应用的理想平台[2]，包括快速光电探测器[3]，透明电极[4]，光学调制器[5]和超快激光器[6]。由于其高载流子迁移率、无带隙光谱和与频率无关的吸收系数，它已被认为是用于开发在电磁波谱（波长在数百微米范围内）的太赫兹（THz）区域中操作的检测器和调制器的非常有前途的元件，这在固态器件方面仍然严重缺乏。在这里，我们展示了基于天线耦合石墨烯场效应晶体管（FET）的高效THz探测器。这些利用非线性FET响应于在栅电极处的振荡辐射场，具有热电和光电导起源的贡献。我们展示了在0.3 THz下的室温（RT）操作，噪声等效功率（NEP）水平< 30 nW/Hz^（1/2），表明我们的设备远远超出了概念验证阶段，并且已经可以在现实环境中使用，从而实现宏观样品的大面积快速成像。
2012-03-14 cond-mat.mes-hall
Circuit Modeling of Tunneling Real-Space Transfer Transistors: Toward Terahertz Frequency Operation
利用考虑隧穿效应的小信号等效电路模型，通过计算器件共源极单位电流增益频率范围，研究了隧穿实空间传输晶体管（TRSTT）在负微分电阻（NDR）区的高频工作特性。我们的电路模型是基于In0.2Ga0.8As和delta掺杂GaAs双沟道结构与各种栅极长度。计算的TRSTT fT与实验数据吻合得很好，限制因素是δ掺杂GaAs层的电阻。通过优化栅尺寸和沟道材料，我们发现在NDR区的fT接近太赫兹范围，这预期TRSTT作为太赫兹源的潜在用途。
2011-12-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Terahertz plasma wave generation in ultra-short-channel Field Effect Transistors: theory vs experiment
考虑载流子的散射和速度饱和，我们研究了场效应晶体管中二维电子气的“浅水”不稳定性。结果表明，散射（这是类似于摩擦在浅水通道）和载流子速度饱和导致阻尼的等离子体波不稳定性。计算了失稳阈值图。观察等离子体波产生所需的实际设备参数进行了比较，在最近的亚太赫兹发射实验报告。
2005-12-14 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
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
Micromechanical field-effect transistor terahertz detectors with optical interferometric readout
本文研究微机械场效应晶体管（MMFET）对太赫兹信号的响应，利用微悬臂梁作为浮置栅极和干涉仪反射镜，结合机械与等离激元共振及光学放大实现有效太赫兹探测。
2023-06-23 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
3e tunneling processes in a superconducting single-electron tunneling transistor
在超导单电子隧穿晶体管的电流-电压特性中观察到由于隧穿事件引起的电流，该隧穿事件涉及电子的三倍电荷。在该隧穿事件中，库珀对隧穿一个隧穿势垒，同时准粒子隧穿第二隧穿势垒，第二隧穿势垒距离第一隧穿势垒约0.5微米。这种电流是在偏置状态下观察到的，其中由于库仑阻塞而禁止由于连续准粒子隧穿而导致的电流流动。
1998-07-31 cond-mat.mes-hall
Resonant plasmonic terahertz detection in graphene split-gate field-effect transistors with lateral p-n junctions
我们评估了基于场效应晶体管（FET）的谐振太赫兹（THz）探测器，所述场效应晶体管（FET）具有分裂栅极、电诱导横向pn结、均匀石墨烯层（GL）或穿孔（在pn结耗尽区）石墨烯层（PGL）沟道。穿孔耗尽区形成纳米结构或纳米带的阵列，从而为空穴和电子创建势垒。GL-FET和PGL-FET检测器的操作与通过沟道的p和n部分中的束缚等离子体激元振荡的激发而增强的横向pn结两端的ac电流的整流相关联。使用开发的器件模型，我们发现GL-FET和PGL-FET探测器的特性。这些探测器可以在接近等离子体共振频率的THz辐射频率处表现出非常高的电压响应度。这些频率可以有效地进行电压调谐。我们表明，在PL-FET探测器的电流整流的主导机制是由于隧穿非线性，而在PGL-FET探测器的电流整流主要是与电子过程。由于PGL-FET检测器中的pn结电导低得多，它们的谐振响应可以比对应于相当高的检测器响应度的GL-FET检测器中显著得多。
2016-04-18 cond-mat.mes-hall
Atomic-Scale Terahertz Near Fields for Ultrafast Tunnelling Spectroscopy
本文提出一种在原子隧道结中获取太赫兹近场波形的自洽方法，结合波形定制与太赫兹扫描隧道光谱，区分样品局部特性与脉冲耦合效应，验证了单极太赫兹诱导电流脉冲，实现了原子尺度太赫兹时域光谱。
2023-10-22 cond-mat.mes-hall
Planar graphene tunnel field-effect transistor
我们提出了石墨烯隧道场效应晶体管的概念。主要思想是基于使用两个石墨烯电极，其具有在公共栅极的影响下由窄间隙划分的锯齿形终止。我们的分析表明，这种器件在室温下在低栅压和高开/关电流比下将具有显著的开关效应。
2014-02-06 cond-mat.mes-hall
Impurity bands and sequential resonant tunneling in the presence of terahertz fields
对低掺杂多量子阱结构中电子输运的理论和实验研究表明，杂质带对于理解有无太赫兹辐射下的电子输运都是至关重要的。一个完全独立的模型，它只涉及样品的标称参数，同意定量与广泛的实验。
1996-12-03 cond-mat.mes-hall
High intensity study of THz detectors based on field effect transistors
对于Si金属氧化物半导体场效应晶体管和InGaAs高电子迁移率晶体管，研究了在0.1 ~ 3 THz的频率下，入射辐射功率密度高达100 kW/cm^2时，场效应晶体管光响应的太赫兹功率依赖性。在kW/cm ^2范围内，光响应随辐射功率的增加而线性增加。对于所有研究的场效应晶体管，当光强超过几kW/cm ^2时，都观察到光响应饱和。所观察到的信号饱和解释漏光电流饱和类似的直流输出特性的饱和。建立了太赫兹场效应晶体管高强度光响应的理论模型。该模型定量地解释了线性和非线性（饱和）范围内的实验数据。我们的结果表明，场效应晶体管的动态范围很高，可以扩展到六个数量级以上的功率密度（从0.5 mW/cm ^2到5 kW/cm ^2）。
2014-02-02 cond-mat.mes-hall
Simulation of the Spin Field Effect Transistors: Effects of Tunneling and Spin Relaxation on its Performance
在广泛使用的模拟器nanoMOS中实现了自旋场效应晶体管（spinFET）自旋相关量子输运的数值模拟。该方法包括沟道中的自旋弛豫和源极/漏极与沟道之间的隧穿势垒两者的效应。考虑到这些因素，可以为晶体管设置更现实的性能限制，特别是磁阻，与早期的预测相比，磁阻较低。通过数值模拟阐明了隧穿和自旋弛豫之间的相互作用。隧道势垒的插入导致增加的磁阻。数值模拟被用来探索隧道势垒的设计问题。
2010-02-26 cond-mat.mes-hall
Band-to-band tunneling in a carbon nanotube metal-oxide-semiconductor field-effect transistor is dominated by phonon assisted tunneling
带到带隧穿（BTBT）器件由于其在降低集成电路中的功率耗散方面的潜力而近来获得了很多关注。我们已经进行了广泛的模拟碳纳米管金属氧化物半导体场效应晶体管（CNT-MOSFET）的BTBT操作使用非平衡格林函数形式主义的弹道和耗散量子输运。与最近报道的实验数据（Y. Lu等人，J. Am.美国化学学会，v. 128，p.3518 -3519，2006），我们已经获得了强有力的证据，证明CNT-MOSFET中的BTBT由光学声子辅助的非弹性输运主导，这可能对晶体管特性具有重要影响。结果表明，在大的偏置条件下，两个声子散射也可能变得重要。
2007-03-19 cond-mat.mes-hall
Field Effect Transistors for Terahertz Detection: Physics and First Imaging Applications
场效应晶体管中二维等离子体的共振频率随着沟道尺寸的减小而增大，在亚微米栅长下可以达到太赫兹范围。晶体管沟道中电子等离子体的非线性特性可用于太赫兹频率的检测和混频。在低温下，观察到与等离子体波共振相关的共振和门电压可调谐探测。在室温下，当等离子体振荡过阻尼时，FET可以作为高效的宽带THz探测器运行。我们提出的主要理论和实验结果太赫兹探测场效应晶体管的背景下，他们可能的应用太赫兹成像。
2009-07-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Estimation and Compensation of Process Induced Variations in Nanoscale Tunnel Field Effect Transistors (TFETs) for Improved Reliability
隧道场效应晶体管（TFET）具有极低的漏电流，表现出优异的亚阈值摆幅，并且不易受短沟道效应的影响。然而，TFT确实面临某些特殊的挑战，特别是关于（i）沟道长度和（ii）硅薄膜和栅极氧化物的厚度的工艺引起的变化。本文首次研究了上述工艺变化对双栅隧道场效应晶体管（DGTFET）电特性的影响。利用二维器件模拟，我们提出了应变双栅隧道场效应晶体管（SDGTFET）与高k栅介质作为一种可能的解决方案，有效地补偿工艺引起的导通电流，阈值电压和亚阈值摆幅的变化，提高DGTFET的可靠性。
2010-10-18 cond-mat.mes-hall
Dielectric Engineered Tunnel Field-Effect Transistor
提出了介质工程隧道场效应晶体管（DE-TFET）作为一种高性能陡变晶体管。在该器件中，高k和低k势垒的组合导致隧道结处的高电场。结果表明，WTe 2 DE-TFET的导通电流约为1000 μ A/μ m，亚阈值摆幅（SS）低于20 mV/dec。所提出的TFET基于同质结沟道和电掺杂触点工作，这两者都不受界面态、掺杂剂波动和带隙中的掺杂剂状态的影响，这些状态通常会使常规TFET中的关断状态性能和SS恶化。
2015-08-03 cond-mat.mes-hall
Dissipative Transport in Rough Edge Graphene Nanoribbon Tunnel Transistors
我们研究了石墨烯纳米管隧道场效应晶体管中的量子输运。与其他类似的结构的研究，我们已经包括耗散过程引起的非弹性电子-声子散射和边缘粗糙度在nanoriginals自洽内的非平衡输运模拟。我们的研究结果表明，耗散散射施加限制的最小关断电流和最小亚阈值摆幅，可以得到即使是长的沟道长度，直接源漏隧穿被抑制。在耗散散射的存在下，边缘粗糙度有点令人惊讶地显示出经典的行为，其中它主要降低了在该结构中可实现的最大导通电流。
2012-09-25 cond-mat.mes-hall
Terahertz photoconductivity in bilayer graphene transistors: evidence for tunneling at gate-induced junctions
新型材料的光电导性是设计光电探测器、光调制器和光开关的关键特性。尽管大多数新型二维材料的光电导性已经在理论和实验上得到了研究，但对于大多数电子器件所必需的二维pn结来说，情况并非如此。本文研究了具有电诱导pn结的带隙双层石墨烯的亚太赫兹光电导特性。在低温T ~ 20 K范围内，结对电阻、温阻系数和光阻率有很强的正贡献。这些数量从结的贡献超过强烈的体值均匀的沟道掺杂，即使在小的带隙~ 10毫电子伏。我们进一步表明，正结光阻是带间隧穿的标志，而不是带内电子传导。我们的研究结果指出了基于双层石墨烯创建各种带间隧穿器件的可能性，包括陡峭开关晶体管和选择性传感器。
2022-12-08 cond-mat.mes-hall physics.optics
Nanoscale tunnel field effect transistor based on a complex oxide lateral heterostructure
我们展示了一个隧道场效应晶体管的基础上，从$\mathrm{LaAlO_3/SrTiO_3}$电子气图案化的横向异质结构。电荷通过隧穿从$\mathrm{LaAlO_3}$ / $\mathrm{SrTiO_3}$接触注入，并且通过绝缘$\mathrm{SrTiO_3}$的窄沟道的电流经由静电侧栅极控制。在低温和高温下测量了漏源I/V曲线。该晶体管表现出强电场和温度依赖性行为，具有高达$10\:\mathrm{mV/decade}$小的陡峭亚阈值斜率%和高达$g_m\approx 22 \: \mathrm{μA/V}$的介电常数。一个完全一致的输运模型的漏源隧穿再现测得的陡峭的亚阈值斜率。
2019-04-23 cond-mat.mes-hall
Terahertz-Frequency Plasmonic-Crystal Instability in Field-Effect Transistors with Asymmetric Gate Arrays
本文提出在具有强非对称双光栅栅极的场效应晶体管中，利用直流偏置激发整个布里渊区内的Dyakonov-Shur不稳定性，从而实现室温下长程相干的太赫兹辐射，为太赫兹信号产生提供新途径。
2023-09-22 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
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
AC Josephson effect and resonant Cooper pair tunneling emission of a Cooper Pair Transistor
我们测量了一个单一的库珀对晶体管（SCPT）的高频发射的制度，其中运输是由于隧道的库珀对。这是通过将片上SCPT耦合到超导体-绝缘体-超导体结并通过测量穿过结的准粒子的光子辅助隧穿电流来实现的。该技术允许直接检测SCPT的AC约瑟夫森效应，并为适当的栅极电压提供朗道-齐纳跃迁的证据。研究了共振库珀对隧穿区的辐射。它被解释为电荷态之间的转换耦合的约瑟夫森效应。
2007-05-28 cond-mat.mes-hall
Inelastic scattering approach to the theory of a tunnel magnetic transistor source
隧道磁晶体管作为自旋极化电子源的高效率最近已得到证实[X。Jiang { \it et al.}，物理修订信函{ \bf 90}，256603（2003）]。这种设备的概念的基础上控制集电极电流和经验主要是非弹性散射在基地的热电子的活性组开发。它考虑到在设备的不同元件中自旋极化电子的注入和过滤之间的互连。根据系统的基本参数，给出了器件参数的显式表达式。
2003-10-08 cond-mat.mes-hall
Terahertz bolometric detectors based on graphene field-effect transistors with the composite h-BN/black-P/h-BN gate layers using plasmonic resonances
提出一种带 h-BN/b-P/h-BN 复合栅极和 b-P 热离子电流窗口的石墨烯 FET 室温太赫兹测辐射热探测器，利用高迁移率沟道激发等离激元共振并抑制 Peltier 冷却以提升响应度。
2023-06-03 cond-mat.mes-hall
Compact Analytical Model of Dual Material Gate Tunneling Field Effect Transistor using Interband Tunneling and Channel Transport
本文建立了长沟道双材料栅（DMG）绝缘体上硅（SOI）隧道场效应晶体管（TFET）的表面电势和漏电流的二维解析模型。该模型考虑了漏极电压、栅金属功函数、氧化层厚度和硅膜厚度等因素的影响，而没有假设沟道完全耗尽。所提出的模型还包括在两个栅极的界面处的电荷积累的效果和隧穿体积随所施加的栅极电压的变化。使用二维数值模拟的模型的准确性进行了测试。与传统TFET相比，所提出的模型预测DMGTFET提供更高的导通状态电流（ION）、更好的导通状态与关断状态电流（ION/IOFF）比和更好的亚阈值斜率（SS）。
2014-05-25 cond-mat.mes-hall
Investigation of the Novel Attributes of a Dual Material Gate Nanoscale Tunnel Field Effect Transistor
在本文中，我们提出了双材料栅极（DMG）在隧道场效应晶体管（TFET）中的应用，以同时优化导通电流，截止电流和阈值电压，并改善平均亚阈值斜率，输出特性的性质和抗DIBL效应的免疫力。我们证明，如果选择适当的功函数的源极侧和漏极侧的栅极材料，隧道场效应晶体管表现出显着改善的性能。我们在应变双栅隧道场效应晶体管中应用DMG技术，采用高k栅介质，以显示器件特性的整体改善，同时实现良好的导通电流和优异的平均亚阈值斜率。结果表明，DMG技术可以应用于具有不同沟道材料、沟道长度、栅氧化层材料、栅氧化层厚度和电源水平的TFT，以实现整体器件特性的显著增益。
2011-08-16 cond-mat.mes-hall
Hydrodynamical study of Terahertz emission in magnetized graphene field-effect transistors
近年来，石墨烯中电荷输运的几种流体动力学描述已经被提出。我们讨论了一个一般的流体动力学模型，在慢漂移制度的磁化场效应晶体管中的二维电子气的动力学。Dyakonov-Shur不稳定性的研究包括弱磁场（即远离朗道能级）的影响。我们表明，色散关系的差距，防止不稳定性达到较低的频率，从而施加限制的电子流的马赫数。此外，我们讨论了外部磁场的存在降低了不稳定性的增长率，以及饱和振幅。我们的模拟和高阶动态模式分解的数值结果支持这样的推理。
2021-01-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas physics.plasm-ph
Simulation of phonon-assisted band-to-band tunneling in carbon nanotube field-effect transistors
采用考虑电子-声子散射的非平衡格林函数方法，模拟了碳纳米管金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）中的电子输运。对于MOSFET，双极传导通过声子辅助的带-带（Landau-Zener）隧穿来解释。在弹道的情况下相比，我们表明，声子散射的双极导电的发病转移到更积极的栅极电压（从而增加了关闭电流）。结果表明，尽管存在声子散射的影响，双极电导的亚阈值摆幅仍可达到40mV/decade。
2005-10-05 cond-mat.mes-hall
Design Rules for High Performance Tunnel Transistors from 2D Materials
基于2D材料的隧穿场效应晶体管（TFFET）由于其严格的栅极控制而具有陡峭的亚阈值摆幅（SS）器件的前景。在这些2D TFFET中产生隧道结的方法主要有两种：电掺杂和化学掺杂。在这项工作中，提供了使用全波段原子量子输运模拟与分析建模的电气和化学掺杂的2D TFPs的设计准则。此外，还研究了应变、源极掺杂和等效氧化层厚度（EOT）等2D TFT的性能提升因素。稍后，这些性能增强器在新颖的品质因数图（即恒定导通电流图）内进行分析。
2016-03-30 cond-mat.mes-hall
Giant terahertz photoconductance of tunneling point contacts
报道了在太赫兹辐射激发下，量子点接触在隧穿区的巨光电导现象。所研究的QPC形成在GaAs/AlGaAs异质结与高电子迁移率的二维电子气。我们证明，用频率f = 0.69 THz、强度为50 mW/cm ^2的激光辐照强负偏压QPC，可使QPC电导增强两个数量级。该效应具有超线性的强度依赖性，并随着暗电导率的降低而增强。它还具有强烈的极化和频率依赖性。我们证明，所有的实验结果可以很好地解释通过QPC的光子介导的隧穿。相应的计算结果与实验结果符合得很好。
2017-12-21 cond-mat.mes-hall
Quantum Conductance of the Single Electron Transistor
用泛函积分方法研究了单电子隧穿晶体管的量子电导。该方法适用于任何温度下形成SET晶体管的结的任意隧道电阻。通过半经典方法计算路径积分，得到了SET晶体管量子电导的显式非微扰形式。当隧道电阻远小于量子电阻时，量子电导出现反常现象。还讨论了电导与栅压的关系。
1999-12-11 cond-mat.mes-hall
Influence of Phonon Scattering on the Performance of p-i-n Band-to-Band-Tunneling Transistors
功耗已经成为现代集成电路性能扩展的主要障碍，并且已经刺激了对在较低电压摆幅下操作的器件的研究。本文研究了以半导体碳纳米管为沟道材料的p-i-n带间隧穿场效应晶体管（TFET）。这些器件的导通电流主要受到隧穿势垒特性的限制，声子散射仅具有适度的影响。然而，我们发现，截止电流是有限的声子吸收辅助隧穿，因此是强烈的温度依赖性。即使在室温下，也可以很容易地实现低于60 mV/十倍传统限制的亚阈值摆幅。有趣的是，虽然亚阈值摆幅下降，由于声子散射的影响，它仍然在实际偏置条件下低。
2007-10-25 cond-mat.mes-hall
Impact of Strain on Drain Current and Threshold Voltage of Nanoscale Double Gate Tunnel Field Effect Transistor: Theoretical Investigation and Analysis
隧道场效应晶体管（TFET）器件是有吸引力的，因为它们表现出良好的可扩展性并且具有非常低的漏电流。然而，它们具有低导通电流和高阈值电压的缺点。为了将TFET用于电路应用，需要解决这些问题。本文提出了一种新型横向应变双栅TFET（SDGTFET）。利用器件模拟，我们表明，SDGTFET具有较高的导通电流，低泄漏，低阈值电压，良好的亚阈值斜率，和良好的短沟道效应，也符合重要的ITRS准则。
2010-08-21 cond-mat.mes-hall
Metallic single-electron transistor without traditional tunnel barriers
我们报道了一种新型的单电子晶体管（SET），它由两个高阻Cr薄膜条（~1um长）连接一个1um长的Al岛和两个Al外电极组成。这些电阻取代了传统SET的小面积氧化物隧道结。我们的晶体管的总渐近电阻为110千欧，显示了一个非常尖锐的库仑阻塞和可重复的，深和严格的e周期的栅极调制在宽范围内的偏置电流I和栅极电压V_g。在库仑阻塞区（|V| <0.5 mV），我们观察到对共隧穿电流的强烈抑制，从而在低至100 fA的电流I下测量到明显的调制曲线V-V_g。我们的SET的噪声系数被发现是类似于典型的Al/AlOx/Al单电子晶体管。
2000-11-24 cond-mat.mes-hall
Terahertz-field induced tunneling current with non-linear effects in a double quantum well coupled to a continuum
理论上研究了太赫兹（THz）场作用于非对称双量子阱时产生的隧穿电流。激发将初始局域态耦合到附近的连续扩展态。我们已经表明，计算出的电流具有类似的功能，目前在光谱中，如由于连续和局域态之间的相互作用的干涉效应，除了多光子跃迁效应。感应电流计算为太赫兹场强度的函数。第二个太赫兹场用于产生非线性过程，用于控制干涉效应。我们相信，这里研究的问题的一部分，可以是有用的集成的新的开关机制的基础上光学（太赫兹）和电子电流。
2009-10-22 cond-mat.mes-hall
Coulomb blockade of Cooper pair tunneling and parity effects in the Cooper pair transistor
我们在由四个一维SQUID阵列组成的可调电磁环境中测量了库珀对晶体管（CPT）。研究了在高阻抗极限Z_env>>R_Q=6.45~kΩ时，不同约瑟夫森耦合能与充电能之比下CPT的输运性质。随着环境阻抗的增加，CPT的电流-电压特性（IVC）发展为库珀对隧穿的库仑阻塞，并且所测量的IVC与基于CPT的准电荷动力学的理论定性地一致。增加环境的阻抗引起IVC的调制中的过渡，其中栅极电荷从e周期性到2 e周期性。
2006-06-15 cond-mat.mes-hall
Trap assisted tunneling and its effect on subthreshold swing of tunnel field effect transistors
我们提供了一个详细的研究，在隧道场效应晶体管中的界面陷阱辅助隧穿（TAT）机制，以显示它如何有助于一个主要的漏电流路径之前，带到带隧穿（BTBT）启动。与修改后的Shockley-Read-Hall形式主义，我们表明，在室温下，声子辅助TAT电流总是占主导地位，并掩盖了陡峭的BTBT电流打开常见的陷阱密度。我们的结果适用于陷阱位于源-沟隧穿区之间的顶栅、双栅和全包围栅结构。由于TAT对电场具有很强的依赖性，因此通过增强局部电场来增加BTBT电流的任何努力也会增加漏电流。除非BTBT电流可以单独增加，否则计算表明，陷阱密度Dit必须与现有技术相比降低40-100倍，以便在室温下清楚地观察到陡峭的导通（对于III-V族材料）。我们发现，带边缘（Urbach尾）和表面陷阱密度的内在锐度的组合决定了阈下摆动。
2016-03-22 cond-mat.mes-hall
Electron and Hole Photoemission Detection for Band Offset Determination of Tunnel Field-Effect Transistor Heterojunctions
隧道场效应晶体管的电性能关键取决于其半导体异质结界面处的能带偏移。从历史上看，很难通过实验确定电子带如何在异质结界面处排列。我们在这里报告的实验方法，以确定一个完整的能带对齐的破隙隧道场效应晶体管的基础上的InAs/GaSb异质结。在传统的内部光电发射测量中，通过使用石墨烯作为光学透明电极，可以量化InAs/GaSb界面处的电子和空穴势垒高度。对于Al_2O_3/InAs/GaSb层状结构，从电子发射推断出从InAs和GaSb价带顶到Al_2O_3导带底的势垒高度，而空穴发射揭示出从Al_2O_3价带顶到InAs和GaSb导带底的势垒高度。随后，在破碎的间隙InAs/GaSb接口的偏移参数提取，从而可以用来促进电子量子隧穿效率和晶体管性能的预测模型的发展。
2014-10-05 cond-mat.mes-hall
Thermoelectric effects in tunneling of spin-polarized electrons in a molecular transistor
本文研究了具有完全自旋极化电极的分子晶体管在温度梯度作用下的热传输问题。采用微扰法中的密度矩阵方法，解决了小隧穿宽度下的问题。研究发现，由于电子振动效应，自旋电子分子晶体管具有负微分热导特性。结果表明，在热电势$S$对失谐能的依赖关系中，与传统的分子晶体管相比，$S$的符号和幅度的变化点的数目增加了。找到了使自旋电子分子晶体管$P_{me}$在最大效率时具有最高热电功率的最佳参数，计算了$ZT$和$P_{me}$的优值随温度和外加磁场的变化关系，研究了库仑相互作用对热电性能的影响。已经揭示，对于非零库仑相互作用，热电装置的更方便的状态发展，其特征在于外部磁场的连续区域，其提供高的热电功率值。
2022-07-09 cond-mat.mes-hall
Optimal asymmetry of transistor-based terahertz detectors
基于场效应晶体管（FET）的太赫兹辐射探测器是成像系统和无线通信中低噪声无源信号整流的最有前途的候选者之一。然而，到目前为止，还没有意识到公共FET相对于源极-漏极互换的几何不对称性是光电压收集的强烈目标。在这里，我们打破了传统的计划，并揭示了最佳的非对称FET结构提供的太赫兹响应度的最大化。我们制作了一系列的石墨烯晶体管与可变的顶栅位置相对于中间沟道，并比较其sub-THz响应在很宽的载流子密度范围内。我们发现，响应度最大化的输入栅电极移向源极接触。理论模拟表明，对于大的沟道电阻，超过栅极阻抗，这样的配方响应度最大化是通用的，并保持电阻自混合和光电检测路径。在小通道电阻的限制情况下，热电和自混合电压在改变不对称性时反应不同，这可以用于解开新材料中非线性的起源。
2021-10-29 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.ins-det
Coulomb Interaction Effects on the Terahertz Photon-Assisted Tunneling through a InAs Quantum Dot
最近，在实验中已经成功地实现了太赫兹（THz）光子辅助隧穿（PAT）通过二能级InAs量子点（QD）[Phys. Rev. Lett. { \bf 109}，077401（2012）]。该装置中的库仑相互作用与两个能级之间的能量差相当。我们从理论上探讨了库仑相互作用对PAT过程的影响，并表明我们的模型分析可以很好地导出实验的主峰。此外，我们发现额外的峰，这是没有解决的InAs量子点实验，并可能在实验中进一步确定。特别是，我们发现，观察有趣的光子诱导的激发态共振InAs量子点，库仑相互作用应该大于太赫兹光子频率。
2014-08-14 cond-mat.mes-hall
Electron tunnel rates in a donor-silicon single electron transistor hybrid
我们研究了一种由$20\pm4$注入$^{31}$ P原子靠近栅诱导硅单电子晶体管（SiSET）的混合结构。在这种配置中，SiSET对附近中心的电荷状态非常敏感，当电荷配置改变时，从关闭状态变为导通状态。我们提出了一种方法来测量施主和SiSET岛之间的快速电子隧道速率，使用脉冲电压方案和低带宽电流检测。实验结果进行了定量讨论，使用速率方程模型，使捕获和排放率的提取。
2009-12-12 cond-mat.mes-hall
Terahertz Laser Combs in Graphene Field-Effect Transistors
电注入太赫兹（THz）辐射源由于其多功能性和小型化潜力而极具吸引力，为集成电路THz技术打开了大门。在这项工作中，我们表明，相干太赫兹频率梳范围内$0.5~\mathrm{THz}<ω/2π<10~\mathrm{THz}$可以产生利用石墨烯等离子体。我们的设置由具有非对称边界条件的石墨烯场效应晶体管组成，其辐射源自可以通过直流注入控制的等离子体不稳定性。我们提出了一个结合的解析和数值分析的石墨烯等离子体流体动力学，显示的不稳定性可以实验控制的施加的栅极电压和注入电流。我们的计算表明，所发射的太赫兹梳表现出可观的时间相干性（$g^{(1)}(τ)>0.6$）和辐射发射率（$10^{7}\,\mathrm{Wm^{-2}}$）。这使得我们的方案成为石墨烯基太赫兹激光源的有吸引力的候选者。此外，不稳定性放大的机制是先进的基板的情况下，具有不同的介电常数，这允许克服最终的限制与实验实施。
2019-05-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas physics.plasm-ph
