Exploiting ambipolarity in graphene field-effect transistors for novel designs on high-frequency analog electronics
本文研究如何利用石墨烯场效应晶体管的双极性，通过偏置在V形转移曲线顶点来简化高频模拟电路，并提出功率放大器、混频器、倍频器、移相器和调制器等新型高频应用设计。
2023-09-15 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
High Breakdown Electric Field (> 5 MV/cm) in UWBG AlGaN Transistors
该研究设计并验证了面向高功率高频应用的UWBG AlGaN沟道HEFTs，通过集成栅极电介质与场板实现5.3 MV/cm的高击穿电场，陷阱影响低，展现出下一代高功率射频应用潜力。
2025-04-18 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Ultra-Wide Bandgap AlGaN Heterostructure Field Effect Transistors with Current Gain Cutoff Frequency Above 85 GHz
The Ohio State University（俄亥俄州立大学）；Sandia National Laboratories（桑迪亚国家实验室）；University of California, Santa Barbara（加州大学圣塔芭芭拉分校）；Air Force Research Laboratory（空军研究实验室）
超宽禁带AlGaN异质结场效应晶体管通过极化分级结构实现电流增益截止频率超过85 GHz，展示出在毫米波电子领域的高性能表现。
2025-12-19 physics.app-ph
A performance comparison between \b{eta}-Ga2O3 and GaN High Electron Mobility Transistors
在这封信中，我们报告的定量估计的各种指标的性能为\b{eta} -Ga 2 O 3为基础的高电子迁移率晶体管（HEMT）的射频（RF）和功率应用，并比较它们与III族氮化物器件。研究发现，尽管截止频率较低，但\b{eta} -Ga 2 O3 HEMT在低频区仍能提供比GaN-HEMT更高的RF输出功率，尽管较差的热导率会限制热耗散。另一方面，低得多的电子迁移率将在效率和损耗方面限制DC开关性能，尽管它们的阻断电压可以比GAN高得多。
2018-02-07 physics.app-ph
Useful Circuit Analogies to Model THz Field Effect Transistors
本文利用电子流体模型与射频腔的类比，建立太赫兹FET器件参数与RLC及传输线等效电路元件的关系，并通过PSpice仿真与解析方程对比验证。
2023-07-14 physics.app-ph physics.plasm-ph
Hybrid Single-Pulse and Sawyer-Tower Method for Accurate Transistor Loss Separation in High-Frequency High-Efficiency Power Converters
本文提出一种混合单脉冲与Sawyer-Tower测试方法，精确分离高频高效率功率变换器中晶体管的开关损耗，并通过350-W LLC变换器实验验证，适用于SiC和GaN器件。
2025-06-23 cs.SY eess.SY physics.app-ph
Organic Electronics Picks Up the Pace: Mask-Less, Solution Processed Organic Transistors Operating at 160 MHz
有机印刷电子产品已经证明了其作为医疗保健、娱乐、能源和分布式智能物体相关应用的重要推动者的潜力。利用基于溶液和直接写入的生产方案的可能性进一步提高了这种技术所提供的好处，促进了廉价、舒适、生物相容的电子应用的实现。在这项工作中所示的结果挑战了广泛的假设，这类电子设备是降级到低频操作，由于有限的材料的电荷迁移率和低空间分辨率可实现与传统的印刷技术。在这里，它表明，溶液处理和直接写入的有机场效应晶体管可以仔细设计和制造，以实现160 MHz的最大跃迁频率，解锁的操作范围，是不可用的有机物之前。这种范围被认为仅可通过更多性能类别的半导体材料和/或更昂贵的制造方案来实现。目前的成就开辟了一条路线的成本和能源效率的灵活和舒适的电子与无线通信能力的可制造性。
2020-09-14 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
AC-Driven Perovskite Light-Emitting Transistors
钙钛矿发光场效应晶体管（PeLEFET）提供了一种通用的器件架构来控制混合钙钛矿的传输和电致发光性质，使得能够注入高载流子密度和辐射复合区的空间控制。然而，金属卤化物钙钛矿典型的离子屏蔽和有机阳离子极化效应严重影响PeLEFET的效率和可靠性。在这项工作中，我们展示了一种新的设备操作模式的基础上施加的电压，这使得显着减少离子漂移/屏蔽甲基铵碘化铅发光晶体管的高频调制。在优化的顶部接触PeLEFET中，与DC驱动器件相比，AC操作导致更亮和更均匀的电致发光。此外，高频调制使得电致发光发射高达室温。
2017-10-05 physics.app-ph
Accessing MHz Operation at 2 V with Field-Effect Transistors Based on Printed Polymers on Plastic
有机印刷电子产品正在证明其适用于开发可穿戴、轻量、分布式应用，并结合具有成本效益的生产工艺。尽管如此，一些设想的破坏性大规模生产的产品仍然缺乏一些必要的功能：在这些射频（RF）通信能力，这需要在廉价的塑料箔上加工的电子设备的高运行速度与低电源电压相结合。在这里，我们证明了高频，低电压，聚合物场效应晶体管可以在塑料上制造，仅使用可扩展印刷和基于数字激光的技术相结合。这些器件在具有挑战性的2 V低偏置电压下的工作频率超过1 MHz，在7 V下的工作频率超过14 MHz。此外，当集成到整流电路中时，它们可以提供输入频率为13.56 MHz的直流电压，为采用经济高效的生产工艺实现RF器件和标签开辟了道路。
2019-11-28 physics.app-ph
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
Scaling of graphene field-effect transistors supported on hexagonal boron nitride: radio-frequency stability as a limiting factor
由于使用六方氮化硼作为支撑层，纳米器件中石墨烯的质量大大提高。本文研究了在石墨烯场效应晶体管（GFET）中可以在多大程度上利用hBN以及沟道长度缩放以获得有竞争力的射频（RF）性能。载流子迁移率和饱和速度从解释相关散射机制（固有声子、与杂质和缺陷的散射等）的系综Monte Carlo模拟器获得。该信息被馈送到自洽模拟器中，该模拟器求解与二维泊松方程耦合的漂移扩散方程以充分考虑短沟道效应。模拟GFET特性的基准对我们制造的设备的实验数据。我们的模拟表明，可扩展性应该带来RF性能的改善，但是，高度限制的不稳定性。尽管可能会降低性能，但仔细选择偏置点可以避免不稳定性。尽管如此，最大振荡频率仍然是可实现的太赫兹区域的通道长度为几百纳米。
2017-10-04 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Non-quasi-static effects in graphene field-effect transistors under high-frequency operation
我们已经研究了石墨烯场效应晶体管（GFET）中的非准静态（NQS）效应，由于显著的载流子惯性，这与GFET在高频下的操作有关。从漂移扩散方程与连续性方程耦合的解析解出发，导出了一个小信号NQS模型，该模型可用修正的第一类贝塞尔函数表示。NQS模型可以方便地简化，以提供准备用于标准电路仿真器的集总元件的等效电路。仅考虑一阶NQS效应，可以执行高达几倍截止频率（fT）的基于GFET的精确电路仿真。值得注意的是，当操作频率低于~fT/4时，它减少到准静态（QS）方法。为了验证NQS模型，我们将其结果与基于多段方法的模拟进行了比较，该方法包括将通道长度分解为QS模型描述的N个相等段。
2020-04-20 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
A Multifunctional Sub-10nm Transistor
纳米电子集成电路技术完全基于MOSFET晶体管，因为其可扩展性可达纳米范围。另一方面，提供无与伦比的模拟特性和频率响应的双极结型晶体管（BJT）不能在不损失晶体管动作的情况下缩放到纳米范围。这里介绍了一种多功能纳米级晶体管，可提供相同的BJT行为并扩展其功能。这种新型晶体管采用CMOS制造技术，通过电场形成BJT发射极、基极和集电极。通过在操作期间允许载波调制，其电流增益可以改变至少五个数量级。该特性将新颖的自适应、可变增益和可编程模拟模块引入现有的电子电路设计和制造中。该器件的非门版本的临界尺寸为7 nm，工作频率为730 GHz，其三级环形振荡器的频率为240 GHz。通过适当的栅极偏置，它还可以作为纳米级MOSFET工作，轻松缓解短沟道效应。
2021-07-31 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
A Critical Review of Recent Progress on Negative Capacitance Field-Effect Transistors
器件概念的简洁性和摩尔定律黄昏时对新“晶体管”的迫切需求激发了工业界和学术界的许多研究人员探索负电容场效应晶体管（NC-FET）的物理和技术。虽然已有数百篇论文发表，但准静态NC的有效性和NC-FET的频率可靠性限制仍存在争议。数控的概念-如果最终证明-将对设备物理和技术发展产生广泛的影响。在这里，作者对NC-FET研究的最新进展进行了评论，并提出了一些连贯讨论的出发点。
2019-03-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Unveiling the impact of the bias-dependent charge neutrality point on graphene-based multi-transistor applications
石墨烯场效应晶体管（GFET）的狄拉克电压代表在沟道中设置电荷中性条件的栅极偏置，从而导致最小电导率。控制其对终端偏置的依赖性是基于多个GFET的射频应用的设计和优化的关键。然而，以前对单个器件进行的这种依赖性的分析可能会导致混淆，如果没有正确理解，可能会导致电路设计性能不佳。狄拉克点位移（DPS）的控制对于基于石墨烯的差分电路拓扑的部署特别重要，其中保持电平衡分支之间的严格对称性对于利用这种拓扑的优点至关重要。本说明阐明了终端偏置对实际器件中DPS的影响，并设置了严格的方法来控制它，以便最终优化和利用基于GFET的射频应用的性能。
2021-05-14 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Analysis and Modeling of an 11.8 GHz Fin Resonant Body Transistor in a 14nm FinFET CMOS Process
在这项工作中，一个紧凑的模型，提出了一个14纳米CMOS为基础的FinFET谐振体晶体管（fRBT）工作在11.8 GHz的频率，并针对下一代无线电通信，时钟和传感应用的RF频率生成/滤波。该设备的声子色散特性的分析，通知模型的发展，显示了由于后端线（BEOL）金属PnC的周期性的偏振交换的存在。一个本征频率为基础的提取过程，适用于谐振器的基础上静电力换能，已被用来模拟谐振腔。用于FinFET的BSIM-CMG（公共多栅极）模型的增强形式用于对fRBT中的驱动和感测晶体管进行建模。该模型框架允许与代工厂提供的工艺设计套件（PDK）和电路模拟器轻松集成，同时灵活地改变换能机制和器件架构。最终，针对不同工作条件下制造的fRBT器件的RF测量数据验证了该行为，从而证明了此类谐振器件无缝集成在CMOS堆栈中的第一个完整模型。
2021-07-09 physics.app-ph
Novel Concepts for Organic Transistors: Physics, Device Design, and Applications
除了传统的有机薄膜晶体管，本论文探讨了第四波有机电子学的可能途径。在这种情况下，混合离子电子导体和有机电化学晶体管（OECTs）被确定为非常有前途的方法，使电子生物界面的生物信号的超灵敏检测。此外，这些系统显示了生物突触的基本特性，即突触可塑性，这使得建立大脑启发的神经形态网络的可能性，从而实现高效的计算。特别是，OECT作为传感器单元和自学习神经网络的组合，使医疗应用的智能标签的发展。总体而言，本论文为有机电子学领域增添了新的视角，并对进一步的研究和应用提出了展望。垂直有机晶体管领域的进步为有机晶体管在高分辨率AMOLED显示器或射频识别标签中的实现开辟了新的前景。此外，OECTs在类脑计算中的探索将在物理学、材料学和计算机科学等学科中开辟一个全新的研究领域。
2021-11-17 cs.ET physics.app-ph
Interpretation of the modulus spectra of organic field-effect transistors with electrode overlap and peripheral regions: determination of the electronic properties of the gate insulator and organic semiconductor
本文从实验和理论上研究了具有电极重叠区和外围区的有机场效应晶体管的模谱。用频率响应分析仪测量了具有电极重叠区和周边区的区域规整的聚（3-己基噻吩-2，5-二基）（P3 HT）OFFEs的复阻抗。利用四端矩阵法，从具有重叠区和外围区的OFFEX等效电路推导出复模量。用等效电路导出的公式计算得到的模量谱与P3 HT OFFEX的模量谱进行了拟合。三种结构被发现在模量谱的P3 HT OFFERS由于栅极绝缘体的介电性能，有机半导体的传输性能，和接触电阻从低到高的频率范围。使用通过拟合获得的等效电路的电路元件的值来确定栅极绝缘体的电阻率和工作OFFEs的场效应迁移率。
2020-01-12 physics.app-ph
Experimental observation and modeling of the impact of traps on static and analog/HF performance of graphene transistors
通过施加相反极性的连续栅源电压脉冲，在实验上减少了石墨烯场效应晶体管性能上的陷阱诱导滞后。该测量方案是获得可再现器件特性的实用且合适的方法。陷阱影响和陷阱免费的实验数据，使静态和动态器件性能的陷阱的影响进行讨论。一个分析的漏电流模型校准的实验数据，使研究的陷阱对沟道内的设备电位的影响。高频的品质因数和固有增益的设备从实验和合成数据，有和没有滞后显示的重要性，考虑一般被忽视的影响陷阱的模拟和高频应用。
2020-10-28 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Compact modeling technology for the simulation of integrated circuits based on graphene field-effect transistors
在这项研究中，我们报告了在定义石墨烯场效应晶体管（GFET）的模块化紧凑建模技术方面取得的进展，该技术可以对任意基于GFET的集成电路进行电气分析。包含主要物理原理的一组主要模型定义了DC、瞬态（时域）、AC（频域）和噪声（频域）分析下的理想GFET响应。其它组的次级模型考虑了GFET的非理想性，诸如非本征效应、短沟道效应、俘获/去俘获效应、自加热效应和非准静态效应，这些效应在静态和/或动态操作下可能具有显著影响。在器件和电路两级，显着的一致性之间的模拟输出和相关的操作条件下的实验数据证明。此外，我们提供了一个角度的挑战，在规模扩大的GFET建模技术向更高的技术准备水平，同时绘制制造技术组，建模组和电路设计师之间的协作方案。
2022-09-01 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Room-Temperature Plasmon-Assisted Resonant THz Detection in Single-layer Graphene Transistors
本研究在高质量单层石墨烯短沟道栅极光电探测器中实现了室温THz辐射共振探测，其机制依赖于石墨烯中较弱的本征电子-声子散射以避免等离子体振荡阻尼。
2024-01-08 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Graphene Klein tunnel transistors for high speed analog RF applications
我们提出石墨烯克莱因隧道晶体管（GKTFET）作为一种方式，以加强电流饱和，同时保持高速射频（RF）应用的大迁移率。GKTFET由一系列成角度的石墨烯pn结（GPNJ）组成。Klein隧穿产生跨每个GPNJ的电子的准直，使得跨连续结的传输波瓣之间缺乏实质性重叠产生栅极可调谐的传输间隙，而不会显著损害导通电流。在器件边缘的电子散射倾向于将寄生态泄放到间隙中，但是所得到的赝间隙仍然足以产生饱和输出（$I_D-V_D$）特性和高输出电阻。调制态密度产生比GFET更高的单位电流增益截止频率（$g_m$）和单位电流增益截止频率（$f_T$）。更重要的是，高输出电阻使得GKTFET的单位功率增益截止频率（$f_{max}$）比GFET大得多，使得模拟GKTFET可能用于RF电子器件。我们的估计表明，具有1 $μ$ m沟道的GKTFET的$f_T$ / $f_{max}$达到33 GHz/17 GHz，并且对于100 nm沟道可扩展到350 GHz/53 GHz（假设单个可扩展梯形栅极）。GKTFET的$f_{max}$比具有相同沟道长度的GFET高10倍。
2017-08-02 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
