Electric Field Effect Thermoelectric Transport in Individual Silicon and Germanium/Silicon Nanowire
我们同时测量了电导和热电功率（TEP）的个别硅和锗/硅核/壳纳米线的场效应晶体管器件配置。随着外加栅压的变化，TEP表现出明显不同的行为，而电导分别表现出关断、亚阈值和饱和状态。在室温下，在硅器件的亚阈值区观察到峰值TEP值为$\sim 300 μ$ V/K。饱和TEP值的温度依赖性被用来估计Si纳米线的载流子掺杂。
2013-06-30 cond-mat.mes-hall
Identifying contact effects in electronic conduction through buckyballs on silicon
我们提出了一个理论的电流传导通过巴基球（C60）分子在硅上耦合的密度泛函处理嵌入在硅中的分子水平与非平衡格林函数（NEGF）处理的量子输运。几个实验的电导-电压（G-V）特性的变化定量占通过改变详细的分子-硅键合的几何形状。我们确定如何在接触表面的微观结构的变化影响的电导峰的数量，位置和形状，而不同的分离的扫描探针的分子影响其峰值振幅。
2005-04-08 cond-mat.mes-hall
Calculation of Confined Phonon Spectrum in Narrow Silicon Nanowires using the Valence Force Field Method
我们研究了限制效应对边长为1- 10 nm的超窄硅纳米线声子性质的影响。采用改进的价力场方法计算声子色散，得到了声子的态密度、传输函数、声速、弹道热导率和边界散射限制的扩散热导率。我们发现，声子色散和弹道热导的结构，即输运方向和限制尺寸的几何特征的函数。声子群速度和热导率可以根据通道的几何特征而变化两个因子。纳米<110>线具有最高的群速度和热导率，而<111>最低的。因此，沟<111>道是基于Si纳米线的热电器件的最合适的取向，因为它也具有大的功率因数。我们的研究结果可能是有用的热输运设计的硅基器件的热电和热管理应用。
2013-04-04 cond-mat.mes-hall
Surface decorated silicon nanowires: a route to high-ZT thermoelectrics
基于电子和声子输运的原子论计算，我们提出了使用表面修饰的硅纳米线（SiNWs）的热电应用。研究了两个表面修饰的例子来说明潜在的deas：纳米树和烷基官能化的硅纳米线。对于这两个系统，我们发现，（i）的声子电导显着减少相比，电子电导导致高热电品质因数，$ZT$，和（ii）超薄线表面装饰导致显着更好的性能比表面无序。
2009-07-13 cond-mat.mes-hall
Scaling theory put into practice: first-principles modeling of transport in doped silicon nanowires
将标度理论和普适电导涨落的思想与密度泛函理论相结合，分析了掺杂硅纳米线的电导特性。具体而言，我们研究了从弹道的交叉扩散输运在硼（B）或磷（P）掺杂的硅纳米线通过计算平均自由程，样品平均电导<G>，和样品到样品的变化std（G）作为能量，掺杂密度，线长，和径向掺杂剂的分布的函数。我们的主要发现是：（i）的主要趋势可以定量预测的基础上的散射特性的单一掺杂剂;（ii）样品到样品的波动依赖于能量，但不掺杂密度，从而显示出一定程度的普遍性，和（iii）在扩散制度的DMPK理论的分析预测是在良好的协议与我们的从头计算。
2007-06-26 cond-mat.mes-hall
Ballistic Phonon Transport in Ultra-Thin Silicon Layers: Effects of Confinement and Orientation
We investigate the effect of confinement and orientation on the phonon transport properties of ultra-thin silicon layers of thicknesses between 1 nm-16 nm. We employ the modified valence force field method to model the lattice dynamics and the ballistic Landauer transport formalism to calculate the thermal conductance. We consider the major thin layer surface orientations {100}, {110}, {111}, and {112}. For every surface orientation, we study thermal conductance as a function of the transport direction within the corresponding surface plane. We find that the ballistic thermal conductance in th…
2013-06-11 cond-mat.mes-hall
Evidence of magnetic field quenching of phosphorous-doped silicon quantum dots
我们提供了高掺杂绝缘体上硅量子点在高达48 T的脉冲磁场作用下的电输运性质的数据。在低场强度下，B<7 T，我们观察到由于弱局部化的破坏而导致的电导的强烈修改，而在较高的场，其中磁场长度变得与硅中磷的有效玻尔半径相当，电导的强烈减小被证明。然后比较高和低电场偏置区域中的数据，以显示在约40 T下实现了接近库仑阻塞边缘的对量子点中的单施主的磁诱导猝灭。
2013-11-18 cond-mat.mes-hall
Quantum Mott transition in a silicon quantum dot
考虑由硅量子点覆盖天然氧化物形成的双势垒结构，我们推导出简单的条件，点的电导成为一个阶梯状的函数的掺杂原子的数量内的点，与掺杂剂的实际位置的依赖性可以忽略不计。所发现的条件是可行的，在实验可用的结构。
1998-02-21 cond-mat.mes-hall
Measurement of the conductance distribution function at a quantum Hall transition
实验研究了亚微米硅双端MOSFET电导中量子霍尔平台之间的可再现电导波动。对于在绝缘体到第一平台过渡的剧烈波动，我们发现在零和$e^2/h$之间近似均匀的电导分布。我们指出，这是一致的随机$S$矩阵理论的预测与单通道导线在磁场的导体。
1996-10-24 cond-mat.mes-hall
Enhanced thermal conductance at interfaces between gold and amorphous silicon and amorphous silica
本文通过非平衡分子动力学模拟研究金与晶态/非晶态硅及二氧化硅的界面热导，发现非晶态界面热导显著更高，并从界面匹配性、非谐性和振动模式离域特性角度揭示了增强机制。
2024-09-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Strong Spin Filtering by Silicon Nanoparticles with Adsorbed Bismuth Atom Clusters: Role of Symmetry and Electrostatic Control of the Direction of the Spin Polarization
基于密度泛函理论和紧束缚模型，对铋原子吸附在硅纳米颗粒上的电子结构和自旋输运性质进行了理论研究.我们发现铋原子形成了由量子隧道势垒隔开的团簇。我们预测强自旋过滤这些纳米结构在高电导制度时，源极和漏极引线连接到相同的铋簇和在低电导制度时，源极和漏极引线连接到不同的铋簇。我们将自旋过滤与系统的自旋透射几率矩阵所服从的对称性联系起来。我们还预测，对于这样的系统的自旋极化的方向在漏极引线可以通过大角度调谐，甚至扭转静电简单地通过改变施加到栅极的电压。在实验室中实现这些硅铋纳米结构是可行的。我们期望预测的自旋过滤是实验上可访问的，并可能相关的设备应用程序。
2022-09-18 cond-mat.mes-hall
Conductance of silicon nanotube junctions in high magnetic fields
University of Warsaw（华沙大学）；CIC nanoGUNE（nanoGUNE研究中心）；Autonomous University of Yucatan（尤卡坦自治大学）；Simune Atomistics（Simune原子学公司）；Catalan Institute of Nanoscience and Nanotechnology (ICN2), CSIC and BIST（加泰罗尼亚纳米科学和纳米技术研究所（ICN2），西班牙国家研究委员会和巴塞罗那独立系统研究所）；Warsaw University of Technology（华沙理工大学）；BCMaterials, Basque Center for Materials, Applications and Nanostructures, UPV/EHU Science Park（巴斯克材料、应用和纳米结构中心，巴斯克国立埃斯托大学科学园）；Ikerbasque, Basque Foundation for Science（伊克尔巴斯科，巴斯克科学基金会）
本研究通过紧束缚模型和非平衡格林函数方法，揭示高磁场下硅纳米管结的透射特性强烈依赖几何结构，且与碳纳米管结存在定性差异。
2026-09-25 cond-mat.mes-hall
Coulomb blockade and Kondo effect in a few-electron silicon/silicon-germanium quantum dot
报道了低温下硅/硅锗异质结构中几个电子顶栅量子点的输运测量结果。栅极电压的变化引起从孤立点向强耦合到引线的点的转变。除了库仑阻塞外，当点与引线强耦合时，我们观察到由于近藤效应而出现的零偏压电导峰。近藤峰在磁场中分裂，并且分裂与所施加的场成线性比例。我们还观察到了从纯库仑阻塞到Fano线型峰的转变。
2006-12-15 cond-mat.mes-hall
Thermal Transport Across Metal Silicide-Silicon Interfaces: An Experimental Comparison between Epitaxial and Non-epitaxial Interfaces
硅化物由于其低电阻率、与硅的低接触电阻以及其工艺兼容性而广泛用于纳米和微型器件中。本文采用时域热反射法研究了TiSi $_2$、CoSi $_2$、NiSi和PtSi的界面热导。利用Si（111）衬底上形成的大多数硅化物是外延生长的，而Si（100）衬底上的大多数硅化物不是外延生长的事实，我们研究了外延的影响，并表明对于各种各样的界面，外延和非外延硅化物/硅界面的热界面电导没有差异。衬底载流子浓度的影响也研究了在很宽的范围内的p-和n-型掺杂，并被发现是独立的载流子浓度，无论界面是否是外延的，无论硅化物类型。在外延CoSi $_2$的情况下，温度依赖的实验数据进行了比较与两个详细的计算模型，使用（1）全色散扩散失配模型（DMM），包括近界面应变的影响和（2）原子格林函数（AGF）的方法，集成近界面的原子间力常数的变化，通过密度泛函微扰理论获得。在100 K以上的温度下，AGF方法大大低估了CoSi $_2$数据，而DMM预测与数据匹配良好。全色散DMM也被发现密切预测实验观察到的温度依赖的界面电导外延NiSi/Si和非外延TiSi $_2$ /Si接口。在外延PtSi/Si界面的情况下，全色散DMM显着overpredicts的实验数据。
2017-01-26 cond-mat.mes-hall
Localization effects in the tunnel barriers of phosphorus-doped silicon quantum dots
我们在掺磷硅量子点中观察到了具有奇异栅极和源漏偏压依赖性的负微分电导。它的起源进行了讨论的框架内弱本地化。通过测量不同温度下的电流-电压特性以及模拟隧穿率对能量的依赖关系，我们证明了浅能量缺陷的存在以及局部化的增强令人满意地解释了我们的观察结果。在磁场中观察到的效果进行了讨论。
2012-04-25 cond-mat.mes-hall
Accurate estimation of interfacial thermal conductance between silicon and diamond enabled by a machine learning interatomic potential
Imam Khomeini International University（伊玛目霍梅尼国际大学）；Institut Lumière Matière, Université Claude Bernard Lyon 1-CNRS, Université de Lyon（光物质研究所，里昂第一大学-CNRS，里昂大学）；Chair of Computational Science and Simulation Technology, Institute of Photonics, Department of Mathematics and Physics, Leibniz Universität Hannover（莱布尼茨汉诺威大学计算科学与仿真技术教席、光子学研究所、数学与物理系）；School of Energy Science and Engineering, Harbin Institute of Technology（哈尔滨工业大学能源学院）
针对硅-金刚石界面热管理需求，提出用基于DFT训练的机器学习原子间势计算界面热导，经NEMD模拟验证其结果比传统半经验势更贴合实验，还揭示了声子模式贡献与势函数差异的机制，可提升复杂材料热输运模拟的精度与效率。
2024-07-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Atomistic calculation of the thermal conductance of large scale bulk-nanowire junctions
我们已经开发了一个有效的可扩展的内核方法在开放系统中的热输运，我们已经计算了体硅和硅纳米线之间的结的热导直径高达10 nm。我们已经设计了透射和反射光谱的比例律，这使我们能够预测具有比原子模拟可实现的更大截面的体纳米线界面的热阻。我们的研究结果表明，特征尺寸超过该原子系统可以准确地处理介观理论。
2011-03-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
The Quantum Transport of Pyrene and its Silicon-Dopped Variant: A DFT-NEGF Approach
采用密度泛函理论（DFT）结合非平衡格林函数（NEGF）方法，研究了芘分子及其硅掺杂变体在半无限铝纳米链之间的量子电导性质.在0.0 ~+2.0V的偏置电压范围内，以0.1V为步长，在-3.0，0.0和+3.0V的栅电位下进行了电子输运计算。在所考虑的偏置和栅电位下的电流-偏置曲线显示了负微分电阻（NDR）区域。讨论了门极的变化对负阻特性的影响，包括负阻峰的数目、偏置范围和峰值电流的最大值，并讨论了器件作为纳米开关和多纳米开关的潜在应用。给出了透射谱、态密度（DOS）和投影态密度（PDOS），讨论了透射随DOS和PDOS变化的规律，给出了零偏压下量子电导随栅电位的变化规律。
2014-02-21 cond-mat.mes-hall
Charge dynamics of a single donor coupled to a few electrons quantum dot in silicon
我们研究了硅量子点和单个磷施主之间的电荷转移动力学，使用通过量子点的传导作为施主电离态的探针。我们使用一个硅n-MOSFET（金属氧化物场效应晶体管）偏置在SET制度与两个侧栅极，以控制器件的电导和施主电荷的阈值附近。测量了与温度和磁场无关的隧穿时间。我们测量了当施主的基态D 0与SET态对齐时观察到的电子转移的统计。
2012-03-23 cond-mat.mes-hall
Thermal Transport Across Metal Silicide-Silicon Interfaces: First-Principles Calculations and Green's Function Transport Simulations
在这项工作中，我们使用密度泛函理论框架下的第一性原理计算和热输运模拟的原子格林函数（AGF）方法的组合，定量预测不同的散射机制的贡献，外延CoSi $_2$ -Si界面的热界面电导。在目前的工作中的一个重要的发展是直接计算的界面键合的密度泛函微扰理论（DFPT），因此避免常用的“混合规则”，以获得跨界面力常数从散装材料力常数。另一个重要的算法发展是递归格林函数（RGF）方法与Büttiker探针散射的集成，使计算效率高的模拟非弹性声子散射及其对热界面电导的贡献。电子-声子耦合的第一性原理计算揭示了金属电子和半导体中原子振动之间的跨界面能量转移是由在界面两侧延伸的离域声学声子模式介导的，并且在界面的半导体区域内局部化的声子模式表现出与金属中电子的可忽略的耦合。我们还提供了一个直接的模拟预测和实验测量的热界面电导的外延CoSi $_2$ -Si接口使用时域热反射技术之间的比较。重要的是，在很宽的温度范围内进行的实验结果只与包括所有传输过程的预测吻合良好：弹性和非弹性声子散射，金属中的电子-声子耦合以及界面上的电子-声子耦合。
2017-01-12 cond-mat.mes-hall
Ballistic Conductance in Oxidized Si Nanowires
利用密度泛函理论结合格林函数散射方法研究了硅纳米线中局部氧化对空穴输运的影响，以及改变硅原子在线表面的氧化态的影响.对于硅纳米线的生长方向沿[110]和几个纳米的直径，它被发现，引入氧桥和背键不显着降低空穴传输的电压高达几百毫伏相对于价带边缘。因此，平均自由程与晶体管和其他纳米电子应用所设想的线长度相当或更长。沿着[100]取向的纳米线的传输是不太有利的，因此在空穴迁移率方面为[110]纳米线取向提供了优势，如在一些生长方法中优先产生的。
2010-02-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Sub-threshold channels at the edges of nanoscale triple-gate silicon transistors
本文通过低温输运实验研究了三栅硅场效应晶体管的亚阈值特性。这些三维纳米级器件由光刻定义的硅纳米线组成，周围环绕着栅极，栅极的有源区小至几十纳米，小至50x60x35 nm^3。电导与栅极电压显示库仑阻塞振荡与一个大的充电能量，由于在栅极下方形成一个小的潜在的。根据器件的几何形状和电子电流的依赖关系，我们得出结论，亚阈值通道，几个纳米宽，出现在纳米线的边缘，从而提供了一个实验证据的角落效应。
2007-03-05 cond-mat.mes-hall
Atomistic simulations of heat transport in real-scale silicon nanowire devices
利用原子晶格动力学和散射理论，我们研究了纳米器件的热输运的10 nm厚的硅纳米线，从10到100 nm长，夹在两个散装水库。我们发现，在设备中的热传输显着不同的悬浮延长纳米线，由于声子散射在接触界面。我们发现，热传导和声子输运制度可以调整从弹道扩散通过改变纳米线的表面粗糙度和它们的长度。在含有短晶体线的器件中，声子隧穿发生并增强了超过单个接触的电导。
2012-06-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Non-Local Conductance Modulation by Molecules: STM of Substituted Styrene Heterostructures on H-Terminated Si(100)
用扫描隧道显微镜和从头算方法研究了硅衬底上由CF 3和OCH 3取代的苯乙烯分子组成的一维有机异质结构。偶极场的OCH 3-苯乙烯分子被发现，以提高通过附近的OCH 3-苯乙烯/CF 3-苯乙烯异质结的分子的导电。那些CF 3-苯乙烯抑制运输通过附近的硅。因此，取代基的选择和它们在主体分子上的连接位点提供了在分子尺度上差异调节分子和底物传输的手段。
2008-07-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Statistics of the Coulomb blockade peak spacings of a silicon quantum dot
本文对量子点的库仑阻塞峰位涨落进行了实验研究。该点通过使用堆叠栅极图案化硅MOSFET结构的二维电子气来定义。这允许量子点上的电子数量的变化而没有显著的形状失真。充电能量与单粒子能量的比率比可比较的GaAs/AlGaAs量子点大得多。发现在库仑阻塞区电导峰间距的统计分布是单峰的，不遵循维格纳表面。间距的波动比典型的单粒子能级间距大得多，因此明显与随机矩阵理论的预期相矛盾。
1999-01-26 cond-mat.mes-hall
Transport in Silicon Nanowires: Role of Radial Dopant Profile
研究了磷掺杂硅纳米线的电子输运性质。通过结合从头算密度泛函理论（DFT）计算和递归格林函数方法，我们计算了不同P掺杂杂质分布的200 nm长硅纳米线的电导分布.我们发现，掺杂剂的径向分布影响的电导性能显着：表面掺杂的导线有较长的平均自由路径和较小的样品到样品的波动，从弹道到扩散运输的交叉。这些发现可以用单个掺杂原子的散射特性来定量预测，这意味着在实际的器件建模中，相对简单的计算就足够了
2008-01-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Room Temperature Spin Filtering and Quantum Transport with Transition Metal-Doped Silicon Quantum Dot
本文通过DFT计算证明Mn掺杂硅量子点具有最高稳定性，并设计出在300K下自旋过滤效率达99.9%且高电导的室温自旋过滤器件。
2024-02-27 cond-mat.mes-hall
Electrical Transport Model of Silicene as a Channel of Field Effect Transistor
本文提出了场效应晶体管结构中作为沟道的硅烯（Silicene）的电输运解析模型。虽然硅烯的载流子浓度表现出与石墨烯相似的行为，但在电导行为方面存在一些差异。所提出的模型显示，在总的载流子和电导的增量与预期的传统半导体的温度只影响在中性点的栅极电压。最小电导随温度的升高而增大，但在简并区保持稳定。所提出的解析模型与基于非平衡格林函数方法和密度泛函理论的数值电导计算结果吻合较好。
2014-05-29 cond-mat.mes-hall
Probing charge carrier movement in organic semiconductor thin films via nanowire conductance spectroscopy
了解有机半导体薄膜中电荷的运动对于光致发光和柔性电子学的应用至关重要。我们研究了硅纳米线的电导对纳米线表面物理吸附的有机半导体内电荷态变化的敏感性。纳米线附近的载流子运动引起的弹性散射改变了在纳米线内传播的电子的背散射的平均自由程，我们已经用因果格林函数在数学上表示了这一点。结合极化连续模型和密度泛函理论计算了有机分子的散射势，有机分子采用距离分离的交换关联泛函，硅采用半经验紧束缚模型.作为一个例子，并四苯的电荷状态变化的灵敏度计算作为一个功能的工作温度和纳米线的几何参数。对于单个分子，具有小于2nm的横截面特征尺寸的超薄硅纳米线在室温下产生可检测的电导变化。对于较大的纳米线，灵敏度降低，然而电导变化随着带电分子的数量而增加：亚4 nm的纳米线灵敏度足以检测几十个载流子。我们建议使用噪声光谱来访问的电荷状态的时间演化。关于有机薄膜中的电荷载流子的空间分布的信息可以使用纳米线电阻器的网格和电阻抗断层成像来获得。
2019-05-17 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph
First-principles calculations of thermal transport at metal/silicon interfaces: evidence of interfacial electron-phonon coupling
结合第一性原理计算与非平衡格林函数研究金属-硅界面热输运，发现Au/Si界面热输运以声子-声子过程为主，而Al/Si界面电子-声子耦合贡献占总热导三分之一，证实了界面电子-声子通道的重要性。
2025-10-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantised conductance of one-dimensional strongly-correlated electrons in an oxide heterostructure
氧化物异质结构是研究和创造新型功能纳米结构的通用平台。我们成功地在MgZnO/ZnO异质结构上利用量子点接触开发了一维量子线器件，并观察到了弹道电子输运，电导以2 e ^{2}/h为单位量化。使用直流偏置和面内场测量，我们发现，g因子增强到6.8左右，超过三倍的值在散装氧化锌。我们发现，有效质量m^{*}随着电子密度的降低而增加，这是由于强的电子-电子相互作用。在这个强相互作用的1D系统中，我们研究的功能匹配的0.7电导异常的第五子带。本文表明，高迁移率氧化物异质结构，如这可以提供良好的替代传统的III-V族半导体在自旋电子学和量子计算，因为他们没有不可避免的从核自旋退相。这为量子位的开发铺平了道路，量子位受益于未掺杂异质结构的低缺陷以及硅中可实现的长自旋寿命。
2019-03-08 cond-mat.mes-hall
Spin Depolarization in Quantum Wires Polarized Spontaneously in a Zero Magnetic Field
分析了零磁场中的量子线在一维子带弱布居情况下的自发自旋极化的条件，这种情况下载流子的交换能有效地抑制了量子线的动能.准一维气体自旋去极化的临界线浓度由Hartree-Fock近似确定。临界线性浓度对载流子浓度的依赖关系被定义为揭示自旋去极化与量子电导阶梯中0.7（2 e2/h）特征从e2/h到3/2（e2/h）值的演变的相互作用。这种依赖性是用来研究的效果上的0.7（2 e2/h）功能的量子电导阶梯的量子线内制备的p型硅量子阱使用分裂栅技术的空穴浓度。一维通道被证明是自旋极化的线性浓度低于临界线性浓度的空穴，因为0.7（2 e2/h）的功能是接近的值0.5（2 e2/h），这表明自旋简并提升的量子电导阶梯的第一步。发现0.7（2 e ~ 2/h）特征在空穴的线性浓度达到自旋去极化的临界值时才具有正常的大小。在p型硅量子线所揭示的空穴量子电导阶梯中观察到的0.7（2 e2/h）特征的高度的变化似乎与通过改变GaAs-AlGaAs异质结内部制备的1D沟道中的电子浓度而获得的量子电导阶梯的证据有关。
2004-03-16 cond-mat.mes-hall
Valley Kondo Effect in Silicon Quantum Dots
近年来，利用硅制造量子点的进展为观察与谷自由度相关的近藤效应开辟了前景。我们使用具有无限库仑相互作用$U$的Anderson模型计算了量子点的态密度，该模型的结构模拟了量子点的非线性电导。用运动方程法计算了近藤体系的态密度随温度和外加磁场的变化关系。我们发现，有一个非常复杂的峰结构附近的费米能，有几个签名，区分这种自旋谷近藤效应从通常的自旋近藤效应在GaAs点。我们还表明，谷指数一般不保守时，电子隧道进入硅点，虽然这种不保守的程度预计是样品依赖性。我们确定的电导，应该使实验人员了解塞曼分裂和谷分裂的相互作用，以及隧道的依赖谷自由度的功能。
2007-01-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Precision control of thermal transport in cryogenic single-crystal silicon devices
本文报道了在1 K以下测量的多模单晶硅束的扩散弹道热导。结果表明，声子平均自由程$\ell$是光束表面粗糙度特性的强函数。这种效应在长度远大于$\ell$的漫射光束中得到增强，即使表面相当光滑，均方根为5-10 nm，峰值热波长为0.6 $μ$ m。共振声子散射已被观察到的光束与凹坑的表面形貌和特征凹坑深度为30 nm。因此，如果表面粗糙度没有得到充分的控制，那么对于在晶片上制造的漫射光束，热导率可能会显著变化。相比之下，当束长度为$\ell$量级时，电导由弹道输运主导，并且有效地由束面积设置。我们已经证明了弹道光束的分数偏差的均匀性为$\pm$ 8%，并且该偏差主要由支撑微机电设备和电引线的漫射光束的热导率设定。此外，我们没有发现单晶硅膜中存在过量比热的证据。这允许用普通金属膜精确控制器件热容。我们讨论的范围内的远红外和毫米波长低温探测器的大格式阵列的设计和制造的结果。
2014-03-06 astro-ph.CO astro-ph.IM cond-mat.mes-hall
Quantum Dots and Etch-Induced Depletion of a Silicon 2DEG
半导体中电子的受控耗尽是许多器件的基础。反应离子刻蚀技术是制造经典器件和量子器件的有效技术。然而，费米能级钉扎可能发生，并且在诸如量子点的小型器件的开发中必须仔细考虑。由于耗尽，器件的电尺寸与其物理尺寸相比减小。为了研究这个问题，我们使用两种不同的蚀刻，CF $_4$和SF $_6$在硅锗异质结构中制造了几种类型的器件。我们通过两种方法估计与每次蚀刻相关联的耗尽宽度：（i）减小厚度的蚀刻线中的电导测量（以确定耗尽的开始），（ii）量子点的电容测量（以估计有源区的大小）。我们发现，SF $_6$蚀刻导致更小的耗尽宽度，使其更适合于器件制造。
2005-03-31 cond-mat.mes-hall
Spin interference in silicon three-terminal one-dimensional rings
我们首次发现了在n型Si（100）表面制备的p型自组装硅量子阱中嵌入Rashba栅控环的自旋晶体管效应。通过改变外加磁场和垂直于双缝环平面的偏置电压，研究了空穴自旋相关输运的相干性和相位敏感性.首先，我们发现双缝环一个臂上的量子点接触所揭示的空穴量子电导阶梯的0.7（2e^2/h）特性的幅度和相位敏感性是自发自旋极化和Rashba自旋轨道相互作用的共同作用的结果.其次，量子散射体连接到两个一维导线和量子点接触插入被示出定义的Aharonov-Bohm和Aharonov-Casher电导振荡的振幅和相位。
2006-05-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Spin interference in silicon one-dimensional rings
我们首次发现了在Si（100）表面制备的p型自组装硅量子阱中嵌入的Rashba栅控环引起的自旋晶体管效应。通过改变垂直于双缝环平面的外磁场和栅电压的大小，研究了自旋相关空穴输运的相干性和相位敏感性。首先，量子散射体连接到两个一维引线和量子点接触插入在双缝环的一个臂被示出定义的Aharonov-Bohm和Aharonov-Casher电导振荡的振幅和相位。其次，发现插入量子点接触所揭示的空穴量子电导阶梯的0.7特征的幅度和相位敏感性是自发自旋极化和Rashba自旋轨道相互作用的相互作用的结果。
2005-09-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Quantized Conductance and Field-Effect Topological Quantum Transistor in Silicene Nanoribbons
硅烯是一种量子自旋霍尔绝缘体，在外加电场（如电场、光辐射和反铁磁序）的作用下，硅烯会发生拓扑相变。我们研究了硅烯纳米带的电子和输运性质的基础上的Landauer形式。我们建议通过测量态密度和电导来确定拓扑相变。电导是量子化的，当系统转换到不同的相位时，电导的值会发生变化。我们表明，硅烯纳米粒子附近的零能量作为场效应晶体管。该晶体管是鲁棒的，但它利用了最小的量化电导，因为零能量的边缘状态的拓扑保护。我们的发现为未来的拓扑量子器件开辟了一条新的途径。
2013-03-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Subkelvin tunneling spectroscopy showing Bardeen-Cooper-Schrieffer superconductivity in heavily boron-doped silicon epilayers
在亚开尔文温度范围内对掺硼的超导硅外延层进行了扫描隧道谱研究。由此产生的局部微分电导表现为均匀超导体的预期，能隙色散低于+/-10%。超导能隙的光谱形状、振幅和温度依赖性符合BCS模型，进一步支持了弱耦合极限下声子介导的空穴配对机制的假设.
2012-11-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Spin-dependent transport in the p-type ultra-narrow silicon quantum well
研究了在n型Si（100）表面超导势垒约束下的p型超窄自组装硅量子阱（Si-QW）中二维空穴的自旋输运特性.由Rashba自旋轨道相互作用引起的Aharonov-Casher电导振荡与Si量子阱中二维子带的产生和超导体势垒的Andreev反射引起的量子子带的量子化现象相互作用。
2006-08-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Single-charge detection by an atomic precision tunnel junction
我们证明了灵敏的检测单电荷使用平面隧道结8.5nm宽和17.2nm长定义的原子级精确的磷掺杂硅的配置文件。结的电导响应于附近的栅极电势，并且还响应于图案化的52 nm以外的量子点的电荷状态的变化。该探测器的响应在整个设备的工作电压范围内是单调的，这将使其特别适用于研究多量子点系统。当结最导电时，电荷灵敏度最大化，这表明可以通过缩短结的长度以增加其电导来实现更灵敏的检测。
2014-03-20 cond-mat.mes-hall
Phase and amplitude response of "0.7 feature" caused by holes in silicon one-dimensional wires and rings
本文报道了在n型Si（100）表面p型硅量子阱（SQW）内用分裂栅方法制备的硅一维沟道所引起的空穴量子电导阶梯中的0.7（2 e2/h）特征。首先，自旋去极化与0.7（2 e2/h）功能的演变的相互作用，从e2/h到3/2 e2/h值作为一个函数的表密度的孔揭示了量子点接触连接两个二维水库的p型SQW。一维空穴被证明是自旋极化在低的片密度，因为0.7（2 e2/h）的功能是接近的值0.5（2 e2/h），这表明自旋简并提升的量子电导阶梯的第一步。然而，发现0.7（2 e2/h）特征在片密度增加时取0.75（2 e2/h）的值，从而引起1D空穴的自旋去极化。其次，通过改变外加磁场和垂直于双缝环平面的顶栅电压，研究了在p型量子阱的一个臂上插入额外量子点接触的情况下，0.7（2 e ~ 2/h）特性的幅度和相位灵敏度。Aharonov-Bohm（AB）和Aharonov-Casher（AC）电导振荡是自发自旋极化和Rashba自旋轨道相互作用（SOI）相互作用形成0.7（2 e2/h）特征的证据。最后，由Rashba SOI引起的0.7（2 e2/h）特性的变化被发现采取分数形式的平台和台阶作为顶栅电压的函数。
2008-04-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Interfacial Coupling and Electronic Structure of Two-Dimensional Silicon Grown on the Ag(111) Surface at High Temperature
独立的硅烯，一种以蜂窝结构排列的单层Si，已经被预测会产生无质量的狄拉克费米子，类似于石墨烯。然而，在支撑衬底上生长的Si结构可以显示出强烈偏离独立情况的性质。在这里，结合扫描隧道显微镜/光谱和微分电导映射，我们表明，（$\sqrt{3}\times\sqrt{3}$）相的电学性质的少层Si生长在Ag（111）强烈依赖于膜的厚度，其中的电子相位相干长度减少和自由电子类表面态逐渐减少，当接近界面。这些特征大概是由于非弹性带间电子-电子散射起源于衬底的表面状态，界面状态和体状态之间的重叠。我们进一步证明了（$\sqrt{3}\times\sqrt{3}$）相的本征电子结构与（$\sqrt{3}\times\sqrt{3}$）R $30^{\circ}$在Si（111）上重构的Ag相的本征电子结构相同，两者都表现出抛物线能量-动量色散关系，电子有效质量相当。这些研究结果突出了界面耦合对支撑衬底上生长的二维Si结构的性质的重要作用，这应该在追求硅烯中进行彻底的审查。
2015-05-22 cond-mat.mes-hall
Electrical injection and detection of spin-polarized electrons in silicon through an Fe_3Si/Si Schottky tunnel barrier
我们利用外延生长的Fe_3Si/Si肖特基隧道势垒接触实现了自旋极化电子在硅中的电注入和探测。通过在铁磁Fe_3Si/Si接触和Si沟道（~ 10^15 cm^-3）之间的界面附近插入δ掺杂的n^+-Si层（~ 10^19 cm^-3），我们实现了Fe_3Si/Si肖特基二极管反向偏置特性的隧道电导的显著增强。利用横向制备的四探针结构和改进的Fe_3Si/Si接触，我们在低温下探测了Si沟道中自旋积累引起的非局域输出信号。
2009-05-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
One-Dimensional Hole Gas in Germanium/Silicon Nanowire Heterostructures
二维电子和空穴气体系统，通过平面衬底上的能带结构设计和外延生长，已经成为基础凝聚态研究和高性能器件的关键平台。通过在一维（1D）纳米结构衬底上的受控生长来类似地开发一维（1D）电子或空穴气系统，这可以开辟超越现有碳纳米管和纳米线系统的机会，但尚未实现。在这里，我们报告的合成和传输研究的基础上的一个独立的锗/硅（Ge/Si）核/壳纳米线异质结构的一维空穴气体系统。室温下的电输运测量结果清楚地表明，在未掺杂的Ge/Si纳米线异质结构的空穴积累，在对照实验上的单组分纳米线。低温研究表明，当Si壳层作为Ge沟道中空穴气的隧道势垒时，可以很好地控制库仑阻塞振荡。通过热退火也可再现地实现与空穴气的透明接触。在这样的设备中，我们观察到电导量子化在低温下，对应于弹道输运通过1D子带，其中测得的子带能量间距与计算的圆柱形限制潜力。此外，我们观察到一个0.7的结构，这已被归因于自发自旋极化，这表明这种现象在相互作用的一维系统的普遍性。最后，电导表现出很小的温度依赖性，符合我们的计算减少背散射在这个一维系统，并表明，即使在室温下的运输是弹道。
2005-07-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Interfacial reaction boosts thermal conductance of room-temperature integrated semiconductor interfaces stable up to 1100 C
本研究通过室温表面活化键合技术集成3C-SiC薄膜与金刚石衬底，利用界面反应使界面热边界电导提升约300%，1100℃退火后达150 MW/m²-K的键合金刚石界面最高纪录，为下一代电子器件散热提供新方案。
2024-04-14 cond-mat.mes-hall
Sub-kelvin thermal conductivity of substrates and on-chip routing in quantum integrated systems
Univ. Grenoble Alpes, CEA, LETI（格勒诺布尔阿尔卑斯大学, 法国原子能和替代能源委员会, 电子技术、信息和通信技术实验室）；Univ. Paris-Saclay, CEA, IRFU（巴黎萨克雷大学, 法国原子能和替代能源委员会, 核物理研究所）
研究亚开尔文温度下基板和芯片内布线的热导率，探讨基板选择对量子系统热管理的重要性及3D集成在提升热管理效率中的作用。
2026-05-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantum Interference in Silicon 1D Quasi-Ballistic Junctionless Nanowire Field Effect Transistors
我们研究了8 nm直径的Si无结纳米线场效应晶体管的低温输运与一个环绕式栅极和两个不同的激活掺杂浓度的自顶向下技术制造。首先，我们从器件中提取器件几何形状的本征栅极电容，该器件在13 mK下显示出库仑阻塞，在6 V的栅极电压范围内具有超过500个库仑峰，表明在整个纳米线沟道中形成了单个岛。在另外两个器件中，掺杂Si：P $4\times10^{19}\,\text{cm}^{-3}$和$2\times10^{20}\,\text{cm}^{-3}$，我们观察到量子干涉，并使用提取的栅极耦合来确定主导能量尺度和相应的平均自由路径。对于较高掺杂的器件，分析产生$4\pm2\,\text{nm}$的平均自由程，其在平均掺杂剂间距的量级上，并且表明在未活化或活化的掺杂剂上的散射。对于具有$4\times10^{19}\,\text{cm}^{-3}$的活化掺杂剂密度的器件，量子干涉效应表明$10\pm2\,\text{nm}$的平均自由程，其与纳米线宽度相当，因此是准弹道输运。通用电导波动的温度依赖性分析表明，在低于1.9 K的温度下，纳米线长度以上的相干长度，以及在更高温度下，来自1D电子-电子相互作用的退相干。的迁移率是有限的散射杂质，而不是预期的表面粗糙度散射的纳米线直径更大或可比的费米波长。因此，我们的测量提供了洞察的性能限制，从占主导地位的散射和退相机制，在技术相关的硅器件的几何…
2018-02-20 cond-mat.mes-hall
Quantum dots in Si/SiGe 2DEGs with Schottky top-gated leads
我们报道了在肖特基栅控硅/硅锗二维电子气（2DEG）中量子点器件的制备和表征。点被横向限制在蚀刻限定的沟道内，而它们的电势由点的平面中的蚀刻限定的2DEG栅极调制。在这种材料中，肖特基顶栅首次用于定义和调整点的隧道势垒。通过最小化栅极的有源面积来减小栅极的漏电流。通过增加沟道的蚀刻深度来实现对泄漏的进一步抑制。顶栅用于将点置于库仑阻塞状态，并且当侧栅上的电压变化时观察到电导振荡。
2005-08-16 cond-mat.mes-hall
A Silicon Cluster Based Single Electron Transistor with Potential Room-Temperature Switching
我们展示了基于单个超小硅量子点连接到具有纳米尺度间隔的金断裂结的单电子晶体管器件的制造。金断裂结是通过可控的电迁移过程产生的，并且结中的单个硅量子点被确定为Si_（170）簇。微分电导作为偏置和栅极电压的函数清楚地示出了库仑金刚石，这证实了输运由单个硅量子点主导。研究发现，由于硅量子点（1.8 nm）具有很大的电容，其充电能量可达300 meV。这种大的库仑相互作用可能使单电子晶体管能够在室温下工作。激发态的能级间距可以大到10 meV，这使得我们能够通过外部磁场操纵单个自旋。测量得到的塞曼分裂和兰德因子为2.3，这表明硅量子点中的电子-电子相互作用相对较弱，这对自旋相干时间是有益的。
2018-02-27 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Observation of triplet superconductivity in CoSi$_2$/TiSi$_2$ heterostructures
非常规超导，特别是三重态超导，一直是拓扑材料和量子技术研究的前沿和中心。本文报道了在硅衬底上的CoSi $_2$ /TiSi $_2$异质结构中观察到的三重态超导电性。CoSi $_2$在临界温度$T_c \approx$ 1.5 K处发生急剧的超导转变，而TiSi $_2$是正常金属.研究了二端CoSi $_2$ /TiSi $_2$隧道结和三端T型CoSi $_2$ /TiSi $_2$超导邻近结构的电导谱。我们报道了在CoSi $_2$异质结构中出乎意料的大自旋轨道耦合。在$T_c$以下，我们观察到（1）在宽峰顶部的窄零偏置电导峰，伴随着隧道结中的两个对称侧凹，（2）T形结构中的窄零偏置电导峰，以及（3）结磁阻中的磁滞。这三个独立且互补的观察结果表明CoSi $_2$ /TiSi $_2$异质结构中的手性$p$波配对。这种手性三重态超导性以及CoSi $_2$和TiSi $_2$与当今硅集成电路技术的优异制造兼容性促进了量子计算设备中潜在用途的完全可扩展性。
2020-12-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Conductance of ion channels and nanopores with charged walls: a toy model
我们考虑通过脂质膜中的蛋白质离子通道和硅膜中充满水的纳米孔的离子运输。已知的是，由于水和周围材料的介电常数的大比率，放置在通道内的离子面对大的静电自能势垒。势垒导致通道的指数大的电阻。我们研究了位于通道内壁上的不动电荷的静电势垒的减少。我们表明，势垒实际上已经消失在相对较小的浓度的壁电荷。
2005-06-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft q-bio.CB
Carrier Transport in Films of Alkyl-Ligand-Terminated Silicon Nanocrystals
硅纳米晶在电致发光和光致发光领域有着广阔的应用前景。然而，为了优化Si NC器件的性能，需要彻底了解Si NC薄膜中的电子输运。在这里，我们提出了一个系统的研究的温度和电场的烷基配体封端的硅纳米碳，迄今已显示出最高的潜在设备应用的薄膜中的电导率的依赖性。我们的测量结果表明，导电性是有限的电离的稀有NC含有施主杂质。在低偏压下，该电离被热激活，其中电离能等于NC充电能的两倍。当偏压增加时，电离能被电场降低，如通过普尔-弗伦克尔效应所确定的。在大的偏压和足够低的温度下，我们观察到冷电离的电子从施主含NC，具有约1 nm的特征隧穿长度。温度和电场依赖的电导测量提供了一个系统的和全面的图片电子输运轻掺杂的SiO2薄膜。
2014-08-31 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
A New Dual-Material Double-Gate (DMDG) Nanoscale SOI MOSFET - Two-dimensional Analytical Modeling and Simulation
在本文中，我们提出了独特的功能，改进的非对称双栅（DG）绝缘体上硅（SOI）MOSFET。所提出的结构类似于非对称DG SOI MOSFET，除了前栅极由两种材料组成。由此产生的修改后的结构，双材料双栅（DMDG）SOI MOSFET，表现出显着减少短沟道效应相比，DG SOI MOSFET。在这种结构中的短沟道效应进行了研究，通过开发一个分析模型。该模型包括表面电势、电场、阈值电压和漏致势垒降低的计算。文中还讨论了漏电流、漏电流、漏电导和电压增益的模型。可以看出，在这种结构中的短沟道效应被抑制，因为在表面电位分布，屏幕的漏极电位的可察觉的步骤。我们进一步证明，建议的DMDG结构提供了一个同时增加的漏极电导和减少相比，DG结构。将该模型预测的结果与二维模拟结果进行了比较，验证了所提出的分析模型的准确性。
2010-08-18 cond-mat.mes-hall
