Charge-density depinning at metal contacts of graphene field-effect transistors
在石墨烯场效应晶体管的传输特性中经常观察到异常失真。我们制造的石墨烯晶体管与铁磁金属电极，可再现地显示扭曲的传输特性，并表明失真是由金属石墨烯接触没有电荷密度钉扎效应。实验上观察到了钉扎效应，其中栅极电压不能调节金属电极处石墨烯的电荷密度;然而，用易氧化的金属实现了无钉扎界面。对于具有石墨烯的柔性电子器件，变形应该是严重的问题。
2010-06-15 cond-mat.mtrl-sci
Transfer Characteristics in Graphene Field-Effect Transistors with Co Contacts
石墨烯场效应晶体管与Co接触作为源极和漏极显示出异常扭曲的传输特性。该异常仅出现在短沟道器件（短于约3微米）中，并且源于接触诱导效应。带变更的石墨烯通道的接触进行了讨论，作为一个可能的机制观察到的异常特性。
2008-10-17 cond-mat.mtrl-sci
Influence of the gate dielectric on the mobility of rubrene single-crystal field-effect transistors
我们已经进行了比较研究的红荧烯单晶场效应晶体管制造使用不同的材料作为栅极绝缘体。对于所有材料，获得高度可再现的器件特性。所获得的再现性允许观察到载流子的迁移率随着栅极绝缘体的介电常数的增加而系统地降低，该降低与（ε）-1成比例。这一发现表明，有机单晶场效应晶体管中载流子的迁移率是晶体/电介质界面的固有特性，并且它不仅取决于所使用的特定分子。
2004-07-12 cond-mat.mtrl-sci
Electrical and Noise Characteristics of Graphene Field-Effect Transistors: Ambient Effects and Noise Sources
我们制作了大量的单层和双层石墨烯晶体管，并对其低频噪声特性进行了系统的实验研究。一个特别注意的是，以确定这些设备中的主要噪声源和老化的电流-电压和噪声特性的影响。对噪声谱密度与石墨烯沟道面积的关系的分析表明，对低频电子噪声的主要贡献来自石墨烯层本身，而不是来自接触。石墨烯晶体管由于暴露于环境超过一个月而老化导致噪声显著增加，这归因于石墨烯的迁移率降低和接触电阻增加。单层和双层石墨烯晶体管中的噪声谱密度要么随着偏离电荷中性点而增加，要么微弱地依赖于栅极偏置。这一观察结果证实了石墨烯晶体管的低频噪声特性与传统硅金属氧化物半导体场效应晶体管的低频噪声特性有质的不同。
2010-08-18 cond-mat.mtrl-sci
Theoretical Study of Corundum as an Ideal Gate Dielectric Material for Graphene Transistors
利用物理洞察力和先进的第一性原理计算，我们认为石墨烯是石墨烯晶体管的理想栅极介电材料。石墨烯和Al封端的（或羟基化的）Al 2 O 3之间存在清洁界面，并且这些系统的价带偏移足够大以产生注入势垒。值得注意的是，可以在吸附在Al封端表面上的石墨烯层中诱导出>> 180 meV的带隙，这可以在石墨烯晶体管中实现大的开/关比和高的载流子迁移率，而无需额外的带隙工程和显著降低的输运性质。此外，石墨烯/Al 2 O3体系的带隙可以通过外加电场进行调节，以满足实际应用的需要。
2011-10-21 cond-mat.mtrl-sci
Organic small molecule field-effect transistors with Cytop(TM) gate dielectric: eliminating gate bias stress effects
我们报告的有机场效应晶体管与前所未有的电阻对栅极偏置应力。单晶和薄膜晶体管采用有机栅极电介质CytopTM。该含氟聚合物具有高度防水性，并显示出显著的电击穿强度。单晶晶体管始终具有非常高的电气质量：接近零起始，非常陡峭的亚阈值摆幅（平均值：1.3 nF V/（dec cm 2））和可忽略的电流滞后。此外，扩展的栅极偏置应力仅导致传输特性的边际变化。与氢化非晶硅相比，有机半导体的稳定性似乎没有概念上的限制。
2007-02-20 cond-mat.mtrl-sci
High On/Off Ratios in Bilayer Graphene Field Effect Transistors Realized by Surface Dopants
双层石墨烯显示出可通过外部电场调节的带隙的独特性质使得各种不同的器件概念具有用于电子、光电和传感器应用的新颖功能。到目前为止，基于双层石墨烯的场效应晶体管的操作需要两个单独的栅极来改变沟道的电导并产生带隙。在本文中，我们报告了一种方法，以增加在单栅双层石墨烯场效应晶体管的开/关比吸附质掺杂。石墨烯上侧上的吸附物掺杂剂建立垂直于石墨烯表面的位移场，破坏两个石墨烯层的反转对称性。低温测量表明，增加的开/关比是由迁移率间隙的开放引起的。除了场效应晶体管之外，所提出的方法还可以用于其他基于双层石墨烯的器件，如用于THz到红外辐射的光电探测器、化学传感器和更复杂的结构，如反点或超晶格，其中必须创建人工潜在景观。
2011-02-24 cond-mat.mtrl-sci
Top and side gated epitaxial graphene field effect transistors
介绍了三种第一代外延石墨烯场效应晶体管（FET），并讨论了它们的优缺点。石墨烯外延生长在六方碳化硅的碳和硅表面上，并用电子束光刻法进行图案化。通道具有霍尔条几何形状以便于磁阻测量。在Si面上图案化的FET表现出超过30的关-导通沟道电阻比。C面FET具有较低的关-开电阻比，但其迁移率（高达5000 cm 2/Vs）比Si面晶体管大得多。对全石墨烯侧栅FET结构的初步研究是有希望的。
2009-07-31 cond-mat.mtrl-sci
High-Transconductance Graphene Solution-Gated Field Effect Transistors
在这项工作中，我们报告的电子性质的溶液栅场效应晶体管（SGFET）制造使用大面积石墨烯。用在SiC上外延生长的石墨烯以及用在Cu上化学气相沉积生长的石墨烯制备的器件都表现出高的跨导，这是石墨烯中载流子的高迁移率和石墨烯/水界面处的大电容的结果。石墨烯SGFET在栅极灵敏度方面的性能与其他SGFET技术进行了比较，发现其明显优越，证实了石墨烯SGFET在电解环境中传感应用的潜力。
2011-05-31 cond-mat.mtrl-sci
Chemical Vapor Deposition-Assembled Graphene Field-Effect Transistor on Hexagonal Boron Nitride
我们研究了通过化学气相沉积（CVD）组装的单层石墨烯的关键电学性质，这些电学性质受支撑衬底材料的影响。石墨烯场效应晶体管（GFET）的碳沟道直接放置在六方氮化硼（h-BN）和SiO2，分别。与SiO2衬底相比，h-BN衬底的小信号载流子迁移率（gm）和有效载流子迁移率（μeff）分别提高了8.5倍和4倍。与在SiO2上具有剥离的石墨烯的GFET相比，从在h-BN衬底上具有CVD石墨烯的器件测量的gm和μeff表现出相当的值。实验表明，采用h-BN作为大面积碳电子学的平台材料的潜力。
2011-06-07 cond-mat.mtrl-sci
Low-voltage organic transistors and inverters with ultra-thin fluoropolymer gate dielectric
我们报告了在电压<1-2 V下操作的无陷阱和电稳定的有机场效应晶体管（OFFET）和逆变器的简单制造，这是通过有机半导体和超薄（<20 nm）和高度绝缘的单层含氟聚合物栅极电介质（Cytop）之间的几乎无陷阱的界面实现的。以PTCDI-C_（13）（N，N ′-ditridecylperylene-3，4，9，10-tetracarboxylicdiimide）为半导体的OFET具有以下特性：阈值电压很低（0.2V），起始电压为0 V，亚阈值电压摆幅很陡（0.1- 0.2V/decade），无迟滞现象，对栅压应力具有很好的稳定性。令人欣慰的是，这种小的OFET的工作电压可以实现与本研究中采用的相对简单的处理技术。
2009-11-06 cond-mat.mtrl-sci
Flexible graphene transistors for recording cell action potentials
石墨烯溶液门控场效应晶体管（SGFET）由于石墨烯晶体管固有的高信号放大而成为用于记录细胞动作电位的有前途的平台。此外，石墨烯技术满足了体内应用的重要关键要求，例如生物相容性，机械柔性以及易于高密度集成。在本文中，我们展示了柔性阵列的石墨烯SGFET聚酰亚胺，生物相容性聚合物基板上的制造。我们研究了晶体管的介电常数和固有电子噪声，这是器件灵敏度的关键参数，确认所获得的值与刚性石墨烯SGFET的值相当。此外，我们表明，该设备在反复弯曲过程中不会降解，并且由石墨烯的电子性质决定的介电常数不受弯曲的影响。在细胞培养后，我们证明了从心肌细胞样细胞记录细胞动作电位，其具有比竞争的最新技术水平更高或相当的高信噪比。我们的研究结果突出了柔性石墨烯SGFET在生物电子学中的巨大能力，为体内实验和最终基于石墨烯的神经假体提供了坚实的基础。
2016-01-26 cond-mat.mtrl-sci
High-$κ$ field-effect transistor with copper-phthalocyanine
研究了SrTiO $_3$陶瓷作为高介电常数绝缘体在有机薄膜场效应晶体管（FET）中的应用。制备了以溅射法制备的SrTiO $_3$和铜酞菁（CuPc）为半导层的场效应晶体管。器件制备在超高真空室系统中原位进行。晶体管中的电介质具有高达200的介电常数，这导致3V的低驱动电压。场效应晶体管是p型的，并且达到约$μ= 1.5\times 10^{-3}$ cm $^2$ /Vs的迁移率和$10^3$的开/关比。这些属性相比，基于其他介电材料的设备。
2011-03-21 cond-mat.mtrl-sci
Bottom-up Graphene Nanoribbon Field-Effect Transistors
最近开发的工艺使得能够自下而上化学合成具有精确原子结构的石墨烯纳米带（GNR）。这些GNR是电子器件的理想候选者，因为它们的均匀性、小于1 nm的极窄宽度、原子级完美的边缘结构和期望的电子特性。在这里，我们展示了纳米级化学合成GNR场效应晶体管，通过开发一种新的层转移工艺成为可能。我们观察到强烈的环境敏感性和独特的输运行为特征的亚1nm宽度的GNRs。
2013-10-01 cond-mat.mtrl-sci
Making a field effect transistor on a single graphene nanoribbon by selective doping
使用第一原理电子结构计算，我们显示了金属石墨烯纳米颗粒的金属-半导体转变，其具有由在边缘处的氮或硼原子的替代掺杂引起的锯齿形边缘。由金属-半导体-金属结组成的场效应晶体管然后可以通过带边缘的选择性掺杂来构造。这种原型器件的电流-电压特性由第一原理量子输运计算确定。
2007-12-01 cond-mat.mtrl-sci
Epitaxial graphene transistors on SiC substrates
本文描述了使用碳，特别是SiC上的外延石墨烯作为活性物质制造的顶栅晶体管的行为。在过去的十年中，研究已经确定碳基电子产品是硅基电子产品的可能替代品。这种热情是由高碳纳米管载流子迁移率激发的。然而，纳米管的生产、放置和控制都是严重的问题。石墨烯是一种石墨碳薄片，可以克服其中的一些问题，因此是一种有前途的新型电子材料。虽然石墨烯器件以前已经建立，但在这项工作中，我们提供了完全使用标准微电子方法生产的大量晶体管阵列的首次演示和系统评估。石墨烯器件具有高k电介质，迁移率高达5000 cm 2/Vs，Ion/Ioff比高达7，并进行了系统分析，以深入了解衬底特性。典型的石墨烯，这些微米级器件具有可忽略的带隙，因此具有大的漏电流。
2008-01-17 cond-mat.mtrl-sci
Large Fermi energy modulation in graphene transistors with high-pressure O2-annealed Y2O3 topgate insulators
我们证明了一个相当大的抑制低场泄漏，通过在沉积后退火（HP-PDA）期间施加高压O2在100个大气压的Y2 O3顶栅绝缘体上的石墨烯。因此，单层石墨烯的量子电容测量揭示了最大的费米能量调制（EF = ~ 0.52eV，即，迄今为止报道的固态顶栅绝缘体中的载流子密度约为2*10^13 cm^-2）。HP-PDA是改善石墨烯上高k绝缘体电气质量的稳健方法。
2014-02-25 cond-mat.mtrl-sci
Transport Properties of Graphene Nanoribbon Transistors on Transport Properties of Graphene Nanoribbon Transistors on Chemical-Vapor-Deposition Grown Wafer-Scale Graphene
石墨烯纳米晶体管（GNR）场效应晶体管（FET）的宽度低至12 nm，已经通过电子束光刻使用晶圆级化学气相沉积（CVD）工艺来形成石墨烯。GNR FET的漏极电流调制在300 K时约为10，在4 K时增加到近106。最小电流的强温度依赖性表明CVD生长的GNR-FET的带隙开放。通过微分电导法估计提取的带隙为约0.1 eV。这项工作突出了CVD生长的大面积石墨烯的发展，并展示了纳米晶体管中带隙的开放。
2012-04-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Graphene based spin field effect transistor
提出了一种利用石墨烯纳米颗粒作为沟道的自旋场效应晶体管（FET）。与传统的自旋场效应晶体管类似，该器件包括铁磁金属作为源极和漏极;它们依次连接到石墨烯沟道。由于碳基材料中可忽略的自旋-轨道耦合，偏压可以通过电子交换相互作用的电控制与附着到源极和漏极之间的纳米晶体的铁磁电介质来实现自旋操纵。数值估计显示了石墨烯基自旋FET的可行性，如果偏置改变交换相互作用的量约为5 meV。结果表明，器件对热色散的稳定性可以提供特定宽度的扶手椅型纳米带，保持电子色散定律中的狄拉克点。
2007-07-19 cond-mat.mtrl-sci
Patterning graphene nanostripes in substrate-supported functionalized graphene: A promising route to integrated, robust, and superior transistors
量子力学约束的石墨烯体系在场效应晶体管中具有广阔的应用前景。高稳定性、优越的性能和大规模集成是石墨烯晶体管实际应用面临的主要挑战。我们的adatom-graphene相互作用的理解结合在纳米纤维技术的最新进展表明，非常稳定和高质量的石墨烯纳米带可以集成在衬底支持的功能化（氢化或氟化）石墨烯使用电子束光刻。我们还提出，在晶体管中平行化一对石墨烯纳米带对于实际应用来说应该是优选的，这对于基于石墨烯纳米带的晶体管也是非常有用的。
2012-01-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Parallel Core-Shell Metal-Dielectric-Semiconductor Germanium Nanowires for High Current Surround Gate Field Effect Transistors
采用化学气相沉积（CVD）法制备了以单晶Ge为核、氮化硅和硅钝化层为同心壳层、原子层沉积（ALD）法制备了Al 2 O3栅介质层、各向同性磁控溅射法制备了Al金属环栅（SG）壳层的核壳型锗纳米线（GeNW）。然后，使用一种新的自对准制造方法构建环绕栅极纳米线场效应晶体管（FET）。个别SG GeNW FET由于改进的静电而显示出优于具有平面栅极堆叠的GeNW FET的改进的切换。还构造了由并联的多个准对准SG GeNW组成的FET器件。总的来说，几十个SG GeNW在低源漏偏置电压下提供超过0.1mA的导通电流。自对准环绕栅极方案可以推广到各种半导体纳米线材料。
2006-11-03 cond-mat.mtrl-sci
Graphene-Graphite Quilts for Thermal Management of High-Power GaN Transistors
自加热是大功率GAN电子和光电子器件面临的一个严重问题。已经尝试了各种热管理解决方案，例如倒装芯片接合或复合衬底。然而，温度升高仍然限制了氮化物基技术的应用。在这里，我们证明了GAN晶体管的热管理可以通过引入用少层石墨烯（一种优秀的热导体）实现的替代散热通道来大幅改善。我们已经将少层石墨烯转移到SiC衬底上的AlGaN/GAN异质结构场效应晶体管中，以形成“石墨烯-石墨被子”-横向散热器，其从沟道区域移除热量。使用显微拉曼光谱原位监测，我们已经表明，温度可以降低多达20摄氏度，在这样的设备工作在~13-W/mm的功率密度。模拟表明，在耐热蓝宝石衬底上的GAN器件中以及在具有紧密定位的散热器的设计中，“石墨烯棉被”的效率可以更高。我们的研究结果为少层石墨烯在大功率电子产品中的应用开辟了一个新的利基。
2012-03-27 cond-mat.mtrl-sci
DNA Functionalization of Carbon Nanotubes for Ultra-Thin Atomic Layer Deposition of High k Dielectrics for Nanotube Transistors with 60mV/decade Switching
对于单壁碳纳米管（SWNT）场效应晶体管，通过原子层沉积（ALD）的高k值的垂直缩放目前为约8 nm，在室温下亚阈值摆幅S为约70-90 mV/decade。由于纳米管上缺乏官能团，在生长的原始SWNT上的ALD不能产生均匀和共形的电介质层，并且ALD工艺中氧化物电介质层的成核取决于表面上的反应性基团上的共价化学吸附。在这里，我们表明，通过用聚T DNA分子（dT 40-DNA）非共价官能化单壁碳纳米管，可以赋予足够密度和稳定性的官能团，用于在厚度低至2- 3 nm的单壁碳纳米管上均匀和共形的高k值ALD。这使得能够接近纳米管FET的最终垂直缩放极限，并且在室温下可靠地实现S ~ 60 mV/十倍，并且在双极传输的带到带隧穿机制中实现S~ 50 mV/十倍。我们还进行了显微镜调查，以了解ALD过程的单壁碳纳米管与DNA功能化。
2006-02-20 cond-mat.mtrl-sci
Utilization of a Buffered Dielectric to Achieve High Field-Effect Carrier Mobility in Graphene Transistors
我们在顶栅石墨烯晶体管中的石墨烯和常规栅极之间利用有机聚合物缓冲层。与其他绝缘体不同，该电介质叠层不会显著降低载流子迁移率，从而允许在顶栅操作中保持高场效应迁移率。这在两点和四点分析以及石墨烯晶体管的高频操作中都得到了证明。载流子迁移率的温度依赖性表明声子是这些器件中的主要散射体。
2009-11-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Intrinsic graphene field effect transistor on amorphous carbon films
描述了石墨烯场效应晶体管的制造，其在沉积的氢化非晶碳膜的表面上使用本征石墨烯。石墨烯器件具有典型的双极特性，如果在氧等离子体中蚀刻表面石墨烯，则其变为单极特性。由于无定形碳薄膜的生长容易，尺寸不受限制，并且不需要石墨烯的转移，这为石墨烯电子学开辟了新的前景。
2014-02-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electron properties of fluorinated single-layer graphene transistors
我们使用氟化单层石墨烯薄片制作了晶体管结构，并研究了它们在不同温度下的电子特性。与原始石墨烯相比，氟化石墨烯在电中性区域具有非常大且强烈的温度依赖性电阻。我们发现，石墨烯的光谱中，电子输运发生通过本地化的电子状态的迁移率间隙创建。
2010-09-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A Graphene-based Hot Electron Transistor
我们通过实验证明了石墨烯基热电子晶体管的直流功能，我们称之为石墨烯基晶体管（GBT）。该制造方案与硅技术潜在地兼容，并且可以用标准硅技术在晶片规模上进行。GBT的状态可以通过施加到由石墨烯制成的晶体管基极的电势来切换。GBT的传输特性显示开/关电流比超过50.000。
2013-06-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Operation of Graphene Transistors at GHz Frequencies
制作了工作在高频（GHz）的顶栅石墨烯晶体管，并分析了它们的特性。测得的本征电流增益显示出理想的1/f频率依赖性，表明石墨烯晶体管的FET样行为。截止频率fT被发现是成比例的直流电阻gm的设备。峰值fT随着栅极长度的减小而增加，并且对于栅极长度为150 nm的石墨烯晶体管测量到高达26 GHz的fT。这项工作是实现石墨烯电子高频应用的重要一步。
2008-12-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Transition-Metal Nitride Halide Dielectrics for Transition-Metal Dichalcogenide Transistors
采用第一性原理计算，研究了HfNBr，HfNCl，TiNBr，TiNCl，ZrNBr和ZrNCl六种过渡金属氮化物卤化物（TMNHs）作为过渡金属二硫属化物（TMD）沟道晶体管的潜在范德华（vdW）势垒.我们计算了它们的剥离能和体声子能，发现这六种TMNH都是可剥离的，并且是热力学稳定的。我们计算的光学和静态介电常数在平面内和平面外的方向为单层和散装TMNHs。在单层中，面外静态介电常数范围从5.04（ZrNCl）到6.03（ZrNBr），而面内介电常数范围从13.18（HfNBr）到74.52（TiNCl）。我们发现TMNHs的带隙范围从1.53 eV（TiNBr）到3.36 eV（HfNCl），而亲和力范围从4.01 eV（HfNBr）到5.60 eV（TiNCl）。最后，我们估计的电介质漏电流密度的晶体管与六个TMNH单层沟道TMD（MoS 2，MoSe 2，MoTe 2，WS 2，和WSe 2）。对于p-MOS TMD沟道晶体管，与单层六方氮化硼（hBN）（一种众所周知的vdW电介质）相比，30种组合中的19种具有较小的漏电流。预测了以HfNCl为栅介质的p-MOS WS 2晶体管的最小单层漏电流为2.14*10- 9A/cm ~ 2。HfNBr、HfNCl、ZrNBr和ZrNCl也被预测在某些p-MOS TMD晶体管中产生小的漏电流。
2022-04-10 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Mobility in Graphene Double Gate Field Effect Transistors
在这项工作中，双门场效应晶体管制造的单层石墨烯进行了研究。除了通过手动剥离的石墨烯沉积之外，应用常规的自上而下的CMOS兼容工艺。比较了单栅和双栅石墨烯场效应晶体管中的载流子迁移率。即使在双栅极石墨烯FET中，载流子迁移率也在几乎整个测量范围内超过硅的通用迁移率。在可比的尺寸下，超薄体绝缘体上硅MOSFET的迁移率无法与石墨烯FET值竞争。
2008-09-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Graphene Field Effect Transistors: A Review
在过去的十年里，石墨烯及其在新型电子产品中的应用研究领域迅速发展。随着摩尔定律开始趋于平稳，工业中对后硅技术的需求变得越来越明显。此外，现有技术不足以实现太赫兹探测器和接收器，这是包括医学成像和安全扫描在内的许多应用所需要的。石墨烯被认为是用于替代现有CMOS技术中的硅以及实现用于太赫兹检测的场效应晶体管的关键潜在候选物，这是由于其显著的电子性质，其中在悬浮石墨烯样品中观察到的电子迁移率高达$2 \times 10^5$ cm $^2$ V $^{-1}$ s $^{-1}$。这份报告回顾了石墨烯晶体管实现的背景下，石墨烯的物理和电子特性。综述和比较了常用的石墨烯制备技术，如机械剥离法、化学气相沉积法和外延生长法。与实现石墨烯晶体管相关的挑战之一是石墨烯是半金属的，具有零带隙，这在数字电子应用的背景下是麻烦的。因此，该报告还回顾了通过使用双层石墨烯和石墨烯纳米带打开石墨烯带隙的不同方式。一个传统的场效应晶体管的基本操作解释和文献中使用的关键数字的优点被提取。最后，对最先进的石墨烯场效应晶体管的一些示例进行了回顾，特别关注单层石墨烯、双层石墨烯和石墨烯纳米带。
2021-07-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Screening and interlayer coupling in multilayer graphene field-effect transistors
为了提高纳米石墨烯场效应晶体管的性能和可靠性，首次对多层石墨烯场效应晶体管中的电荷和电流分布进行了系统的实验研究。我们发现一个非常特殊的厚度依赖性离子，Ioff，和离子/Ioff比，并提出了一个电阻网络模型，包括筛选和层间耦合来解释实验结果。特别是，我们的模型不调用多层情况下的石墨烯的线性能带能带结构的修改。实验证明了纳米级少层石墨烯晶体管中的噪声降低，并且也可以在该模型中理解。
2009-09-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Record Maximum Oscillation Frequency in C-face Epitaxial Graphene Transistors
最大振荡频率（fmax）量化了有用电路操作的实际上限。我们在这里报告的晶体管中使用外延石墨烯生长在SiC的C面的最大频率为70 GHz。这是对在现有高频晶体管研究中使用的Si面外延石墨烯的显著改进，例证了C面外延石墨烯的优越电子学潜力。使用高κ介电T栅极和自对准触点的精心晶体管设计进一步促成了破纪录的fmax。
2013-02-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
High Mobility Ambipolar MoS2 Field-Effect Transistors: Substrate and Dielectric Effects
我们在二氧化硅和聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）衬底上制作了二硫化钼场效应晶体管，并在四探针配置中测量了载流子迁移率。对于SiO2上的多层MoS 2，迁移率为30-60 cm 2/Vs，与厚度（15-90 nm）相对无关，并且大多数器件表现出单极n型行为。相比之下，PMMA上的多层MoS 2显示出随厚度增加的迁移率，在厚度约50 nm处高达470 cm 2/Vs（电子）和480 cm 2/Vs（空穴）。迁移率对厚度的依赖性指向在增加迁移率中的块状MoS 2的长程介电效应。
2012-12-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dielectric/semiconductor interfacial doping to develop solution processed high performance 1 V ambipolar oxide-transistor and its application as CMOS inverter
从SnO 2薄膜晶体管（TFT）的电介质/半导体界面的p型掺杂已被用于开发高载流子迁移率平衡的双极氧化物晶体管。为了引入这种界面掺杂，已经通过使用两种不同的含有三价原子的离子导电氧化物半导体来制造底栅顶接触TFT。这两种离子导电材料分别是LiInO_2和LiGaO_2，含有可移动的Li+离子。在离子电介质顶部上的SnO 2薄膜制造期间，这些三价原子允许对界面SnO 2层进行p掺杂以在TFT的沟道中引入空穴传导。为了实现这种界面掺杂现象，在含有二价锌（Zn）原子的相同条件下，用Li 2 ZnO 2电介质制造了参考TFT。我们的比较电气数据表明，TFT与LilnO 2和LiGaO 2电介质是双极性的性质，而与Li 2 ZnO 2电介质的TFT是一个单极n沟道晶体管，揭示了界面掺杂的SnO 2。最有趣的是，通过使用LilnO 2电介质，我们能够制造1.0 V平衡双极TFT，其具有分别为7 cm 2 V-1 s-1和8 cm 2 V-1 s-1的高电子和空穴迁移率值，两种操作的开/关比>102，其已用于低压CMOS反相器制造。
2020-01-04 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Graphene Quantum Strain Transistors
通过二维材料中量子输运的应变工程，可以获得广泛的科学和应用。我们提出了一个现实的实验平台，单轴应变工程的弹道电荷输运在石墨烯。然后，我们开发了一个应用的理论模型，基于这个平台，计算电荷电导率和演示石墨烯量子应变晶体管（GQST）。我们将GQST定义为具有开/关电导率比$> 10^{4}$的机械应变弹道石墨烯晶体管，并且其可以通过适度的栅极电压来操作。这种器件将允许在原始石墨烯中进行出色的晶体管操作，其中没有带隙。我们认为所有占主导地位的单轴应变对电导率的影响，同时包括实验的考虑，以指导实现的建议。我们预测多个应变可调传输签名，并证明了广泛的现实设备参数导致强大的GQST。这些器件可以在柔性电子晶体管、应变传感器和谷电子中找到应用。
2018-09-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
The Effect of Dielectric Capping on Few-Layer Phosphorene Transistors: Tuning the Schottky Barrier Heights
磷烯是一种独特的具有二维层状结构的单元素半导体。在这封信中，我们研究了机械剥离的少层磷烯顶栅晶体管的行为。我们实现了144 mA/mm的高导通电流和95.6 cm 2/Vs的空穴迁移率。我们沉积Al 2 O3原子层沉积（ALD）和研究的电介质覆盖的影响。我们观察到，晶体管的极性交替从p型到双极与Al 2 O 3生长在顶部。我们将这种转变归因于金属接触边缘处的电子和空穴的有效肖特基势垒高度的变化，这源于ALD电介质中的固定电荷。
2014-05-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Large-signal model of the bilayer graphene field-effect transistor targeting radio-frequency applications: theory versus experiment
双层石墨烯是一种很有前途的射频晶体管材料，因为它的能隙可能导致比单层石墨烯更好的电流饱和。由于对该技术的极大兴趣，特别是对于灵活的射频应用，因此获得对该技术的控制需要制定用于漏极电流、电荷和电容的适当模型。在这项工作中，我们已经开发了他们的双栅双层石墨烯场效应晶体管。考虑到双层石墨烯的电子性质，结合适当的场效应模型，考虑了载流子输运的漂移扩散机制。考虑到在金属-双层石墨烯界面处形成肖特基势垒，已经包括了非本征电阻。所提出的模型已基准对实验原型晶体管，讨论的主要数字的优点，针对射频应用。
2015-12-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Graphene Thickness-Graded Transistors with Reduced Low-Frequency 1/f Noise
我们展示了具有高电子迁移率和低1/f噪声（f是频率）的石墨烯厚度渐变晶体管。器件沟道由少层石墨烯实现，其厚度从中间的单层到源极和漏极接触处的少层变化。发现这种器件具有与参考单层石墨烯器件相当的电子迁移率，同时产生较低的噪声水平。石墨烯的金属掺杂以及单层和少层石墨烯之间的电子态密度的差异导致观察到的噪声降低。结果揭示了石墨烯中的噪声来源。
2011-12-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Introduction to Graphene Electronics -- A New Era of Digital Transistors and Devices
硅基晶体管的速度在最近十年已经达到了一个僵局，主要是由于缩放技术和短沟道效应。相反，石墨烯（一种具有原子厚度的革命性新材料）已显示出具有良好的导电性价值。因此，石墨烯似乎可以减轻与硅基晶体管相关的一些缺点。正是由于这个原因，这种材料被认为是替代纳米级晶体管中硅的最突出的候选材料之一。这里的主要症结在于石墨烯本质上是无间隙的，然而，晶体管需要与明确定义的ON/OFF逻辑状态有关的带隙。因此，如何在石墨烯同素异形体中产生这种带隙是一个不断发展的研究领域。现有的方法包括纳米带、双层和多层结构、碳纳米管以及石墨烯基底的使用。石墨烯晶体管通常可以根据两种工作原理进行分类。第一个是单个石墨烯层、纳米管或碳纳米管可以充当晶体管沟道，电流沿着水平轴传输。第二种机制被认为是隧穿，无论是单个石墨烯层上的带对带，还是相邻石墨烯层之间的垂直隧穿。高频石墨烯放大器是最近研究中的另一个话题，因为它不像逻辑电子器件那样需要明确的ON/OFF状态。本文综述了石墨烯的物理性质和制造方法，以及石墨烯基电子器件，晶体管和高频放大器从过去到现在的研究。最后，我们提供了关于未来发展的可能前景。
2013-09-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
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
Charge transfer and trapping as origin of a double dip in the transfer characteristics of graphene based field-effect transistors
我们讨论的起源以外的石墨烯基场效应晶体管的传输特性中观察到的电荷中性点的额外的下降。考虑到从中性点到沟道的费米能级不同以及接触处的部分电荷钉扎，我们提出了一个模型来解释栅电压环的所有特征.
2011-02-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Realization of a High Mobility Dual-gated Graphene Field Effect Transistor with Al2O3 Dielectric
我们制作和表征双栅石墨烯场效应晶体管（FET）使用氧化铝作为顶栅电介质。我们使用薄Al膜作为成核层，以使Al 2 O3的原子层沉积。我们的器件在室温下显示出超过8,000 cm 2/Vs的迁移率值，这一发现表明顶栅叠层不会显著增加载流子散射，从而降低器件特性。我们提出了一个设备模型，以适应使用一个单一的流动性值的实验数据。
2009-09-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Role of Joule Heating on Current Saturation and Transient Behavior of Graphene Transistors
我们使用模拟来研究SiO2/Si上的亚微米石墨烯晶体管中的电流饱和。我们发现自加热是电流饱和（较低的输出电导）的部分原因，但降低电流密度>1 mA/um高达15%。如果支撑绝缘体变薄，或者在较短的沟道器件中，通过接触处的部分散热，可以减少热效应。这种器件的瞬态行为具有约30-300 ns的热时间常数，主要由支撑绝缘体的厚度和器件覆盖层的厚度决定（在SOI晶体管中也预期的行为）。这些结果为石墨烯晶体管的高场和瞬态行为提供了重要的物理见解。
2012-12-21 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
Low-noise top-gate graphene transistors
我们报告的低频噪声在顶栅石墨烯晶体管的实验研究结果。背栅石墨烯器件通过添加与单层石墨烯沟道隔开20 nm HfO 2的顶栅来改性。测量结果显示，闪烁噪声水平较低，归一化噪声谱密度接近1/f（f是频率），Hooge参数低于2 x 10^-3。噪声谱密度对顶栅和底栅偏置的依赖性的分析帮助我们阐明了这些器件中的噪声源，并制定了电子噪声降低的策略。所获得的结果对于所有提出的石墨烯在电子和传感器中的应用都很重要。
2009-08-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
First-principles Simulations of a Graphene Based Field-Effect Transistor
我们改进了一种新的方法来进行基于石墨烯的垂直场效应隧穿晶体管的第一原理模拟，该晶体管由石墨烯$|$ { \it h}-BN $|$石墨烯多层结构组成。在密度泛函理论的框架内，我们利用有效屏蔽介质（ESM）方法来适当地处理静电势的边界条件，并研究栅极电压的影响。自洽地计算了顶部和底部石墨烯层的自由载流子分布和能带结构。根据微观介电常数理论，逐层计算了夹在石墨烯层之间的{ \it h}-BN薄膜的介电性能。我们发现BN层的结晶性与{ \it h}-BN的结晶性非常接近。根据界面电荷再分布的分析，与石墨烯的界面对{ \it h}-BN的介电性质的影响是微弱的。
2015-04-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Low-Contact-Resistance Graphene Devices with Nickel-Etched-Graphene Contacts
石墨烯基晶体管的性能通常受到金属-石墨烯接触两端的大电阻的限制。我们报告了一种实现石墨烯晶体管超低电阻金属接触的方法。通过在氢气中进行金属催化蚀刻的过程，在石墨烯中产生具有锯齿形边缘的多个纳米尺寸的凹坑，这些凹坑与沉积的镍金属化形成强化学键，用于源极-漏极接触，而不需要进一步退火。在电极金属化之前的这种容易的接触处理导致在单层石墨烯场效应晶体管中低至100 ohm-um的接触电阻，以及在双层石墨烯晶体管中低至11 ohm-um的接触电阻。该处理与互补金属氧化物半导体制造工艺兼容，并且在满足未来集成电路中石墨烯集成所需的接触性能方面具有很大的希望。
2013-12-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Mobility Extraction and Quantum Capacitance Impact in High Performance Graphene Field-effect Transistor Devices
讨论了石墨烯器件的场效应迁移率。我们认为，石墨烯弹道平均自由程只能通过同时考虑电特性和沟道长度依赖的迁移率来提取。在这样做时，我们发现在室温下的弹道平均自由程为300 nm的载流子浓度为~ 1 e12/cm 2，并且必须考虑到大约300 ohmum的实质性串联电阻。此外，我们展示了单层石墨烯器件上的第一量子电容测量。
2008-12-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effect of edge vacancies on performance of planar graphene tunnel field-effect transistor
研究了在不同缺陷浓度和分布（正态、均匀、周期性）下，边缘空位对平面石墨烯隧道场效应晶体管（TFET）工作能力的影响.所有的计算都是用格林函数方法和紧束缚近似进行的。结果表明，晶体管的性能取决于两个重要的因素与缺陷：边缘局域电子态的破坏和费米能级附近的亚峰的出现。TFET的可支持的操作条件被发现，以确保在30%或更少的边缘空缺，无论其分布的类型。
2017-07-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Top-gated graphene field-effect-transistors formed by decomposition of SiC
在热分解的半绝缘4 H-SiC衬底上制作了顶栅少层石墨烯场效应晶体管。物理气相沉积的SiO2被用作栅极电介质。通过高分辨率扫描隧道显微镜观察到的具有正确晶格矢量的碳原子的二维六边形排列证实了在SiC衬底顶部形成多个石墨烯层。n型和p型跃迁的观察进一步证实了狄拉克费米子在石墨烯层中独特的输运性质。在这些制造的石墨烯FET上测得的电子和空穴迁移率分别高达5400 cm 2/Vs和4400 cm 2/Vs，这比常规SiC或硅的相应值大得多。
2008-02-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Performance limits of graphene-ribbon-based field effect transistors
利用原子模型研究了基于单石墨烯带的场效应晶体管的性能。它示出了这种方案，与传统的基于碳纳米管的晶体管不同，降低了与金属电极的化学键合的细节的重要性，有利于碳基器件的一部分。在这里研究了各种收缩和金属带接触模型的最终性能极限。特别是，我们表明，即使是接触不良的金属，适当泰勒收缩可以给有前途的值的导通电导和亚阈值摆动。
2007-07-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Graphene transistors are insensitive to pH changes in solution
我们观察到非常小的栅极电压的变化时，所制备的石墨烯场效应晶体管（GFET）的传输特性的缓冲液的pH值发生变化。这一观察结果与Si基离子敏感FET形成强烈对比。如果石墨烯表面覆盖有疏水性氟苯层，则可以进一步降低GFET的低栅极偏移。如果改为应用薄的Al氧化物层，则相反。这表明干净的石墨烯不会感知质子的化学势。因此，GFET可以用作含水电解质中的参比电极。我们的发现揭示了各种各样的pH值引起的栅极移位，已公布的GFET在最近的文献。
2011-05-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
