Tailoring Magnetic Anisotropy in Cr$_2$Ge$_2$Te$_6$ by Electrostatic Gating
铁磁半导体磁性的电控制为未来处理和存储信息的自旋电子器件提供了令人兴奋的前景。本文报道了层状铁磁半导体Cr $_2$ Ge $_2$ Te $_6$（CGT）薄晶体中电调制磁相变和磁各向异性的观测结果。我们发现，重电子掺杂（$\sim$ $10^{14}$ cm $^{-2}$）CGT的双电层晶体管器件中的磁阻（MR），铁磁性的一个明确的签名，在温度高达200 K以上，这是显着高于已知的居里温度为61 K的未掺杂材料表现出滞后。此外，角度相关的MR测量结果表明，这种新的基态的磁易轴位于层平面内形成鲜明对比的情况下，未掺杂的CGT，其易轴点在平面外的方向。我们建议，显着的掺杂促进自由载流子介导的双交换机制，优于绝缘状态下的超交换机制。我们的研究结果强调，这类材料的静电门不仅允许电荷流切换，但也磁相位切换，证明其潜在的自旋电子学应用。
2020-01-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tunable moiré bandgap in hBN-aligned bilayer graphene device with in-situ electrostatic gating
本研究利用空间和角度分辨光电子能谱直接观察双层石墨烯带隙，通过原位静电门控和hBN对准引入的莫尔势分别实现高达100 meV和约20 meV的可调带隙，为石墨烯电子器件设计提供定量指导。
2024-05-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Theory of engineering flat bands in graphene using doubly-periodic electrostatic gating
我们探讨了使用施加的电势诱导带平坦化的石墨烯带附近的零能量。我们考虑了各种家庭的双周期势和模拟其对电子能带结构使用紧束缚和连续的方法。从这些家庭中，我们发现，壁纸组17的对称性，特别是一个戈薇潜在的应用潜力，最好的作品诱导一个高度的频带平坦的范围内的现实潜在的振幅和周期。我们的工作表明，应该可以使用静电门控来设计石墨烯的能带结构，从而为石墨烯基超材料的开发提供了一种新的方法。
2021-10-29 cond-mat.mes-hall
Flexural phonon scattering induced by electrostatic gating in graphene
石墨烯具有极高的载流子迁移率，部分原因是其平面镜像对称性抑制了高度占据的声学弯曲声子的散射。石墨烯器件的静电门控可以破坏平面镜像对称性，从而产生与弯曲声子的耦合机制。基于密度泛函理论（DFT）和玻尔兹曼方程，采用第一性原理计算研究了几种栅几何结构和电介质环境下栅诱导单声子散射对迁移率的影响.我们证明，这种散射机制可以是一个流动性的限制因素，并显示如何载流子密度和温度缩放的迁移率取决于静电环境。我们的研究结果可以解释从实验中提取的面内声学声子的高变形势，并进一步表明器件对称性和由此产生的迁移率之间的直接关系。
2017-01-04 cond-mat.mes-hall
Applications of electrostatic capacitance and charging
任意形状的物体的电容计算与相同的第二类积分方程的方法用于计算静态和动态极化率。电容是简单的介电常数乘以对象的面积，再除以对应于最大本征值的Neumann-Poincaré算子本征函数的平方范数。本征函数的范数随形状缓慢变化，从而能够定义两个尺度不变的形状因子和电容的微扰计算。将结果推广到一类特殊的电容器，其中电极是由物体上的平衡电荷产生的等势面。这种扩展允许共焦球形电容器和有限圆柱体的电容的解析表达式。此外，薄的恒定厚度的电容器的二阶公式给出与活细胞中的膜和超级电容器的电容的直接应用。对于轴对称几何形状，提供了一种快速而精确的数值方法。
2014-01-08 cond-mat.mes-hall physics.bio-ph physics.chem-ph
A non-invasive method for nanoscale electrostatic gating of pristine materials
静电门控对于定义和控制半导体器件是必不可少的。然而，沉积栅极所需的纳米制造工艺不可避免地降低了感兴趣的材料的原始质量。遭受这种退化的材料的示例包括超高迁移率GaAs/AlGaAs二维电子气（2DEG）、石墨烯、拓扑绝缘体和纳米线。为了保持原始的材料特性，我们开发了一种倒装芯片设置，其中栅极通过真空与材料分离，这允许材料的纳米级静电门控，而不会将其暴露于侵入性纳米处理。另一个好处是栅极和材料之间的真空，这与栅极电子束不同，没有电荷陷阱。我们证明了倒装芯片设置的操作和可行性，通过实现量子干涉在整数量子霍尔态的法布里-珀罗干涉仪基于GaAs/AlGaAs 2DEG。我们的结果为研究奇异现象铺平了道路，包括脆弱的分数量子霍尔态，通过保持高质量的材料。
2016-08-19 cond-mat.mes-hall
Gating of a molecular transistor: Electrostatic and Conformational
我们得出一个一般的结果，可用于评估和比较不同的场效应机制的分子晶体管，静电和构象的双极性。在没有隧穿的情况下，静电分量导致众所周知的热极限。我们发现，在标准的三端几何结构中，在没有强的电子-声子耦合的情况下，只有当分子的偶极矩μ与氧化物的厚度相当时，构象组分才能导致显著的优势。令人惊讶的是，这一结论与所涉及的构象模式的“柔软度”或其他几何因素无关。详细的数值计算结果为具体的例子，以支持分析结果。
2004-03-11 cond-mat.mes-hall
Adsorption-Induced Solvent-Based Electrostatic Gating of Charge Transport through Molecular Junctions
最近的实验表明，分子尺度器件的传输特性可以被周围的溶剂可逆地改变。在这里，我们使用的组合第一性原理计算和实验来解释这种变化的传输特性，通过在附近的导电和溶剂分子化学结合到电极所造成的结的局部静电势的转变。这种效应被发现改变了超过50%的联吡啶-金结的电导。此外，我们开发了一个通用的静电模型，定量预测电导和溶剂和导电分子的结合能和偶极子之间的关系。我们的工作表明，溶剂诱导效应是一个可行的路线控制电荷和能量传输在分子尺度的界面。
2014-10-06 cond-mat.mes-hall
Band gaps in graphene via periodic electrostatic gating
很多注意力都集中在使石墨烯半导体化的方法上。我们研究了周期性门控石墨烯在紧束缚模型，并发现，相反的狄拉克方程的基础上的预测，这是可能的，以打开带隙费米能级使用静电门控的石墨烯。然而，与其他周期性调制石墨烯的方法相比，即穿孔石墨烯结构，我们发现所得的带隙明显较小。我们讨论的带隙的栅极电位的大小以及栅极区域的边缘的确切几何形状的复杂的依赖关系。阐明了本征态与栅区重叠的作用。考虑到更现实的栅极电位，我们发现，引入平滑的电位分布，即使在一个范围内的一个多一点的碳原子，可达到的带隙显着降低。
2012-03-16 cond-mat.mes-hall
Electrostatic gating and the interference of chiral Majoranas in thin slabs of magnetic topological insulators
Institute for Cross-Disciplinary Physics and Complex Systems IFISC (CSIC-UIB)（跨学科物理与复杂系统研究所）；Department of Physics, University of the Balearic Islands（巴利阿里大学物理系）
研究通过静电门控调控磁性拓扑绝缘体薄板中手性马约拉纳的干涉，揭示了电导特性与马约拉纳模式的关联。
2025-08-23 cond-mat.mes-hall
Lithium-ion conducting glass ceramics for electrostatic gating
我们探索固体电解质的静电门控使用场效应晶体管（FET），其中薄WSe $_2$晶体剥离和转移到锂离子导电玻璃陶瓷基板。对于负栅极电压（$V_G < 0$），该器件与离子液体栅极FET同样工作，同时提供特定的优点，而对于$V_G>0$没有看到晶体管作用。然而，对于$V_G <0$，通过施加大的源极-漏极偏压，可以将器件驱动到双极注入状态，并且当使用直接带隙WSe $_2$单层时，观察到强的电致发光。与离子液体门控晶体管相比，在这些FET中检测和成像发射的光要简单得多，因为半导体表面是暴露的（即，不被其他材料覆盖）。我们的研究结果表明，固体电解质是现有的液体门的补充，因为它们使实验不可能当半导体被埋在液体本身。
2018-07-24 cond-mat.mes-hall
Capacitance of graphene nanoribbons
我们提出了一个分析理论的栅极静电和经典和量子电容的石墨烯纳米带（GNRs），并比较它与精确的自洽的数值计算的基础上紧束缚p轨道哈密顿在Hartree近似。我们表明，分析理论是在一个很好的定性（在某些方面定量）与精确计算的协议。然而，存在一些重要的差异。为了了解这些差异的起源，我们调查的自洽的电子结构和电荷密度分布的纳米带和上述差异的简单的静电模型无法捕捉经典的栅极静电的GNRs。反过来，经典静电学的失败被追溯到量子力学效应，导致与非相互作用电子描述相比，自洽电荷分布的显着修改。讨论了电子-电子相互作用对GNRs电子结构和电容的影响。精确的数值计算表明，GNRs中的密度分布和电势分布与传统的分裂栅量子线中的密度分布和电势分布有着本质的不同;同时，GNRs中的电子分布和电势分布与劈裂边过生长量子线中的电子分布和电势分布有着本质的相似。最后，我们讨论了从实验数据中提取量子电容的实验。
2009-07-06 cond-mat.mes-hall
Density of states and zero Landau level probed through capacitance of graphene
我们报告的电容器中，一个有限的电子压缩性的石墨烯占主导地位的静电，导致电容的显着变化作为磁场和载流子浓度的函数。电容测量使我们能够准确地映射态密度D，并将其与理论预测进行比较。D中的朗道振荡是鲁棒的，并且在室温下在中等场中可以容易地看到零朗道能级（LL）。LL的加宽受到电荷不均匀性的强烈影响，这导致零LL比其他水平更宽。
2010-05-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
The Role of Oxygen in Ionic Liquid Gating on 2D Cr2Ge2Te6: a Non-Oxide Material
离子液体门控可以显著地调节材料的载流子密度，从而诱导金属化、超导和量子相变。其中一个主要问题是离子液体门控的机理是静电场效应还是电化学效应，特别是对于氧化物材料。最近观察到的抑制离子液体栅极诱导的金属化的氧化物材料在氧的存在下表明的电化学效应。然而，在更一般的情况下，氧在离子液体门控效应中的作用仍然不清楚。在这里，我们进行离子液体门控实验上的非氧化物材料：二维铁磁Cr2Ge2Te6。我们的结果表明，尽管存在氧气时栅极漏电流大幅增加，但氧气并不影响离子液体的门控效应（差异<5%），这表明非氧化物材料的机制是静电场效应。此外，我们的研究结果表明，离子液体门控是更有效的调制的沟道电阻相比，背门控跨越300 nm厚的二氧化硅。
2017-12-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Manipulating Giant Rashba Valley Splitting and Quantum Hall States in Few-Layer Black Arsenic by Electrostatic Gating
在非中心对称的二维电子系统中，当自旋轨道耦合（SOC）与库仑相互作用、能带拓扑和外部调制力等动力学相互作用时，可能会出现激发现象。表现为巨大的Rashba谷分裂和奇异的量子霍尔态（QHS）可逆控制的静电门控。这一不寻常的发现源于BAs的褶皱正方形晶格，其中重$4p$轨道形成具有$p_{z}$对称性的高度不对称的$Γ$谷和$p_{x}$起源的$D$谷，分别位于布里渊区（BZ）中心和$X$的时间反演不变动量附近。当结构反转对称性被垂直电场破坏时，巨大的Rashba SOC被激活为$p_{x}$带，以产生与时间反转对称性相关的强自旋极化$D^{+}$和$D^{-}$谷，与受$p_{z}$对称性约束的弱$Γ$ Rashba带共存。有趣的是，强斯塔克效应显示出对$D$相同的$p_{x}$ -轨道选择性，共同移动$D^{\pm}$谷的价带最大值以超过$Γ$袋。SOC和斯塔克之间的这种协调效应使我们能够实现二维空穴气的门可调自旋谷操纵，正如QHS中非常规磁场触发的偶奇跃迁所揭示的那样。对于电子掺杂，量子化的$Γ$ Rashba频带的特征在于由特殊的密度依赖的带拓扑结构的过渡从两个抛物线谷到一个独特的内外螺旋结构时，载流子浓度增加。
2020-10-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Gating of two-dimensional electron systems in InGaAs/InAlAs heterostructures: the role of the intrinsic InAlAs deep donor defects
我们提出了一个门控InGaAs/InAlAs异质结构，器件平台，实现半导体中的自旋轨道功能的分析。从我们的磁输运实验推导出的唯象模型，使我们能够关联的门响应所研究的二维电子系统异质结构的设计参数，特别是铟浓度。我们解释了亚稳态静电配置的发生，表现出减少电容耦合，并提供栅极操作策略，以达到经典的场效应控制在这样的异质结构。我们的研究突出了本征InAlAs深施主缺陷的作用，因为它们通过电荷捕获和无意隧穿来控制栅极电压变化的静电响应的动态。
2021-11-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electrostatic Performance of InSb, GaSb, Si and Ge p-channel Nanowires
分析了由InSb和GaSb制成的p型纳米线（NW）的静电性能，特别关注其栅极电容行为，并与通常用于p-MOS的传统半导体（如Si和Ge）所实现的静电性能进行了比较。为了做到这一点，一个自洽的kp模拟器已被实施，以实现准确的描述的价带和评估作为所施加的栅极偏置的函数的电荷行为。组成电容，即绝缘体，质心和量子的贡献和作用进行了评估。结果表明，质心和量子电容强烈依赖于半导体材料。我们发现了一个很好的固有的静电性能的GaSb和InSb纳米线，其Ge和Si的对应物，使这些III-Sb化合物良好的候选人，为未来的技术节点。
2017-04-25 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Photovoltaic effect in few-layer black phosphorus PN junctions defined by local electrostatic gating
光伏效应是光能收集中最基本的光-物质相互作用之一。在常规光伏太阳能电池中，光生载流子由PN结的内置电场提取，该内置电场通常由半导体中的离子掺杂剂限定。在原子级薄的半导体中，掺杂水平可以通过场效应控制，而不需要在晶格中注入掺杂剂，这使得二维半导体成为实现电调谐PN结的有前景的材料。然而，大多数2D半导体材料不显示实现PN结所必需的双极P型和N型场效应输运。少层黑磷是一种新型的二维半导体材料，具有直接带隙、高迁移率、电流开/关比和双极工作等优点。在这里，我们制作了几层黑磷（b-P）场效应晶体管与分裂底栅和结晶六方氮化硼（h-BN）电介质。我们展示了静电控制的本地载流子的类型和密度以上的每个栅极的设备，调整其电气行为从金属整流。照明的栅极定义的PN结，我们观察到零偏置的光电流和显着的开路电压，我们归因于由内部电场驱动的电子-空穴对在结区的分离。由于该材料的小带隙，我们观察到的光电流和光电压的照明波长高达940 nm，有吸引力的能量收集应用在近红外区域
2014-09-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Mechanical Strain can Switch the Sign of Quantum Capacitance from Positive to Negative
量子电容是一个能直接揭示电子间多体相互作用的基本量，在纳米电子学中有着重要的作用。最近关于量子电容的许多诱人的物理启示之一是，它可以消除负值，因此允许在某些特定的材料系统中增强整体电容的可能性，超出经典静电学预测的缩放。使用详细的量子力学模拟，我们发现了一个有趣的结果，机械应变可以调整量子电容的符号和值。我们使用一个小的同轴栅控碳纳米管作为一个典型的电容器系统，并表明，对于所考虑的机械应变的范围内，量子电容可以从非常大的正值调整到非常大的负值（在加/减数百阿法的顺序），相比相应的经典几何值（0.31035 aF）。我们阐明的机制，由于应变的量子电容的符号的开关。这一发现为设计应用于纳米传感器、能量存储和纳米电子学的量子电容开辟了新的途径。
2014-03-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantum capacitance of a superconducting subgap state in an electrostatically floating dot-island
我们研究了一个混合器件中定义的InAs纳米线与外延铝壳，由一个量子点与超导岛接触。该设备是电浮置的，禁止运输测量，但提供访问的状态，否则将是高度兴奋和不稳定的。具有集总元件谐振器的射频反射计将电容耦合到量子点，并且检测离散子带隙状态的存在。我们进行了详细的研究的情况下，没有岛的国家，但量子点诱导的subgap状态控制的隧道耦合。当到准连续激发态的间隙很小时，加载到谐振器的电容被热激发强烈抑制，我们称之为“热屏蔽”效应。共振频率偏移和电荷跃迁时品质因数的变化可以用单能级Anderson杂质模型来解释。建立的测量方法，以及分析和模拟框架，适用于更复杂的混合器件，如Andreev分子或Kitaev链。
2022-10-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Local gating of carbon nanotubes
报道了化学气相沉积（CVD）法生长的碳纳米管下放置多个静电门的局部效应。单壁碳纳米管通过CVD从Fe催化剂岛穿过薄Mo“指状栅极”（150 x 10 nm）生长。在管生长之前，几个指状栅极被光刻图案化，随后使用低温原子层沉积涂覆有图案化的高k电介质。输运测量表明，局部指门具有与全局背门不同的效果。
2003-08-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tip-gating Effect in Scanning Impedance Microscopy of Nanoelectronic Devices
用扫描门显微镜和扫描阻抗显微镜（SIM）研究了半导体单壁碳纳米管中的电子输运。根据探头电位，SIM可以在侵入性和非侵入性模式下进行。高分辨率成像的缺陷时，探针作为一个本地门，同时作为一个静电探针的本地电位。一类弱缺陷变得可观察，即使它们位于强缺陷附近。讨论了针尖选通扫描阻抗显微镜的成像机理。
2002-10-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Control of current-induced spin-orbit effects in a ferromagnetic heterostructure by electric field
我们研究了静电门对铁磁/重金属异质结中电流感生现象的影响。我们利用外差检测和对称性分析相对于磁场的方向分离电场贡献的磁各向异性，电流感应类场转矩，和阻尼转矩。电场效应的分析使我们能够估计Rashba和自旋霍尔贡献的电流感应现象。静电门可以提供对自旋轨道现象的洞察，并使自旋电子器件中的新功能成为可能。
2015-03-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electrostatics in semiconducting devices I : The Pure Electrostatics Self Consistent Approximation
Univ. Grenoble Alpes, CEA, IRIG-PHELIQS GT（格勒诺布尔阿尔卑斯大学、法国原子能和替代能源委员会（CEA）、IRIG-PHELIQS GT）
本文提出纯静电自洽近似(PESCA)用于描述半导体在静电计算中的包含方法，通过pinch-off相图测量重构电荷分布，并扩展至考虑磁场和量子霍尔效应。
2026-04-07 cond-mat.mes-hall
Electrostatic Gating of Ionic Conductance Through Heterogeneous van der Waals Nanopores
University of California, Irvine（加州大学尔湾分校）；Lawrence Livermore National Laboratory（劳伦斯利弗莫尔国家实验室）
该研究通过异质范德瓦尔纳米孔实现低电压离子导电控制，展示了亚10纳米孔在低至0.3V电压下实现10倍电流调制，为低功耗离子电路和生物传感提供了新途径。
2026-02-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Transmission Line Impedance of Carbon Nanotube Thin Films for Chemical Sensing
我们测量了碳纳米管（CNT）薄膜在环境、真空和低压（10 E-6 Ω）分析物环境中的电阻和频率依赖性栅电容。我们建模的CNT膜作为RC传输线，并表明，在测得的电容作为栅极偏置和分析物的压力的函数的变化是一致的传输线阻抗的变化，由于单独的CNT膜的电阻率的变化; CNT膜的静电栅电容不依赖于栅极电压或化学分析物吸附。然而，CNT膜电阻对低压分析物暴露非常敏感。
2006-12-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin Gating of Mesoscopic Devices
纳米导体中电场的低效率屏蔽使得纳米器件中电子输运的电操纵成为可能。因此，静电（电荷）门控通常用于影响和控制现代纳米器件中的库仑静电和量子干涉。除了它们的电荷，电子的另一个（量子力学）性质-它们的自旋-是现代自旋电子学的核心，这个术语意味着小系统的许多磁性和电学性质同时被收集用于设备应用。在这篇评论中，实现介观器件的“自旋门控”的可能性，即外部自旋控制纳米器件的电子性质的可能性进行了讨论。而不是库仑相互作用，这是负责电荷门控，我们认为其他两种机制的自旋门控。这些一方面是磁性器件中的磁交换相互作用，另一方面是自旋-轨道耦合（“Rashba效应”），这在低维导体中很突出。一些不同的现象表明自旋门现象将被讨论，包括磁穿梭，Rashba自旋分裂，和自旋门弱超导性的自旋力学。
2015-07-21 cond-mat.mes-hall
Visualizing electrostatic gating effects in two-dimensional heterostructures
直接观察现代纳米级场效应器件中电子能带结构的能力可以改变对其物理和功能的理解。例如，当施加栅极电压时，可以可视化电势和化学势的局部变化。人们还可以研究有趣的物理现象，如电诱导拓扑跃迁和多体光谱重建。在这里，我们表明，亚微米角分辨光电发射（微ARPES）应用于二维（2D）范德华异质结构提供了这种能力。在石墨烯器件中，我们观察到当施加栅极电压时，化学势在狄拉克点上的位移为0.6 eV。在几个二维半导体中，我们看到导带边缘随着电子积累而出现，建立其能量和动量，并在低密度下观察到显着的带隙重整化。我们还表明，微ARPES和光学光谱可以应用到一个单一的设备，允许严格的门控电子和激子属性之间的关系的研究。
2019-04-15 cond-mat.mes-hall
A capacitance spectroscopy-based platform for realizing gate-defined electronic lattices
半导体中的静电约束为模拟二维晶格中的相互作用电子提供了灵活的平台，包括在存在规范场的情况下。这种组合提供了实现大量量子相的潜力。在这里，我们提出了一个测量和制造方案，建立在电容光谱，并允许对二维电子气的密度和周期性的潜在强度的独立控制。我们的特点是无序水平和（中）同质性，并制定和优化不同的门控策略，在长度尺度的相互作用预计是强大的。这些想法的延续可能会看到相互作用驱动的莫特跃迁或霍夫斯塔德蝴蝶物理学的仿真。
2018-09-13 cond-mat.mes-hall
Influence of Interface Traps and Electron-Hole Puddles on Quantum Capacitance and Conductivity in Graphene Field-Effect Transistors
我们从理论上研究了近界面绝缘陷阱和电子空穴坑对栅控石墨烯结构的小信号电容和电导特性的影响。基于自洽静电考虑，考虑界面陷阱电容，得到了载流子密度和量子电容随栅电压变化的解析表达式。这允许从栅极电容测量中提取界面陷阱电容和界面态密度。它表明，界面陷阱电容的自洽帐户，能够调和的差异，在通用量子电容与费米能量提取不同的样品。研究了电子空穴池和界面陷阱对传输I-V特性和电导率的影响。结果表明，不同样品的电阻率峰宽的变化可以用不同的界面陷阱电容值来解释。
2011-06-28 cond-mat.mes-hall
Ionic gating in metallic superconductors: A brief review
离子门是研究和控制各种不同材料中的电荷传输和电子基态的一种非常流行的工具。这是由于其能够通过双电层场效应晶体管（EDL-FET）架构诱导表面电荷密度的大调制，并且已被证明能够甚至调谐金属系统的性质。在这篇简短的综述中，我总结了迄今为止在通过离子门控技术控制常规金属超导体薄膜的超导（SC）特性方面所取得的主要成果。我讨论了如何栅极诱导的电荷掺杂，尽管被限制在一个薄的表面层由静电屏蔽，结果在一个长范围的“散装”调制的SC属性的SC冷凝物的相干性，证明了观察supplies在临界温度下的薄膜比静电屏蔽长度厚得多，并通过显着的厚度依赖性，其幅度。我回顾如何可以模拟这种行为的电荷掺杂的表面层和未受干扰的散装与不同程度的近似之间的邻近效应，以及如何第一性原理计算已被用来确定起源的异常增加的静电屏蔽长度在双电场，从而充分证实了邻近效应模型的有效性。最后，我讨论了一个一般的框架-从头算密度泛函理论和超导的Migdal-Eliashberg理论的组合的基础上-通过它的任何门控薄膜的常规金属超导体的属性可以确定纯粹从第一原理。
2021-05-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Small-Signal Capacitance and Current Parameter Modeling in Large-Scale High-Frequency Graphene Field-Effect Transistors
建立了射频石墨烯场效应管小信号电流和电容特性的解析模型。该模型是基于在漂移扩散电流连续性方程解的框架中获得的石墨烯通道中的化学势的显式分布（包括在高源极-漏极偏压下的双极电导率）。考虑到漏极电流饱和的两种模式，包括漂移速度饱和或静电夹断，小信号漏电流和输出电导特性建模。得到了高频GFET的复电流增益和截止频率的解析表达式。该模型可以描述寄生电阻，电容，界面陷阱对非本征电流增益和截止频率的影响。
2011-12-16 cond-mat.mes-hall
The Core Diffusion-Drift Field-Effect Transistor Theory Including Quantum and Interface Trap Capacitances
我们将场效应晶体管的建模分解为两个独立的部分：基于电流连续性的动力学和基于电荷中性的静电学。前一部分，这是通用的所有FET，导致一个明确的和封闭的形式的I-V特性作为总沟道电荷的函数。后一部分，这是特定的材料和几何配置，可以被认为是一个独立的工程任务。量子电容和界面陷阱密度一致地纳入到扩散漂移近似中的电流连续性方程的解中，从而提供电流和电容小信号特性的完全一致性。
2018-10-04 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Discrete control of capacitance in quantum circuits
本文提出利用库珀对晶体管中的陈绝缘体物理实现充电能与电容的离散控制，从而以指数级降低的噪声敏感性构建受保护的可调量子比特。
2023-06-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
RF-quantum capacitance of the topological insulator Bi2Se3 in the bulk depleted regime for field-effect transistors
在射频范围内实现了一种基于hBN封装CVD生长Bi 2Se 3的金属-介质-拓扑绝缘体电容器器件。提取的RF量子电容和器件电阻的频率高达10 GHz，并研究作为施加的栅极电压的函数。高质量的hBN电介质栅极与CVD生长的Bi 2Se 3（在8 nm中n~10^18cm-3）的优化的输运特性的组合允许我们通过电介质栅极获得体耗尽状态。观察到的量子电容最小值揭示了一个纯粹的狄拉克制度，其中狄拉克表面状态接近栅极达到电荷中性，但底表面狄拉克锥保持带电，并通过绝缘体耦合电容到顶表面。我们的工作为在射频器件中实现拓扑材料铺平了道路。
2018-02-13 cond-mat.mes-hall
Monitoring Electrostatically-Induced Deflection, Strain and Doping in Suspended Graphene using Raman Spectroscopy
静电门控提供了同时应变和掺杂原子级薄膜的优雅方法。在这里，我们报告了一个详细的\textit{in situ}拉曼散射研究石墨烯，悬浮在Si/SiO $_2$衬底。在这种分层结构中，石墨烯的拉曼G-和2D-模式特征的强度通过光学干涉效应被强烈调制，并且允许精确确定静电诱导的膜偏转，直到不可逆的塌陷。膜偏转成功地描述了机电模型，我们也使用它来提供有用的指南，器件工程。此外，静电诱导的拉伸应变是通过检查软化的拉曼功能。由于一个小的剩余电荷不均匀性$\sim 5\times 10^{10}~\rm cm^{-2}$，我们发现，非绝热异常声子软化是可以忽略不计相比，应变诱导声子软化。这些结果为二维纳米晶体中基于拉曼散射的创新读出方案开辟了前景。
2016-08-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Steep-slope Hysteresis-free Negative Capacitance MoS2 Transistors
所谓的玻尔兹曼暴政定义了金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）的亚阈值斜率（SS）在室温下为60 mV/dec的基本电子极限，因此，排除了电源电压和总功耗的降低。将铁电负电容器添加到MOSFET的栅极堆叠可以提供绕过该基本势垒的有希望的解决方案。与此同时，二维（2D）半导体，例如原子级薄的过渡金属二硫属化物（TMD），由于其介电常数低，并且易于集成在无结晶体管拓扑结构中，从而增强了对沟道的静电控制。在这里，我们结合这两个优点，并首次展示了二硫化钼（MoS 2）的2D陡斜率晶体管与铁电铪锆氧化物层（HZO）的栅极电介质叠层。该器件具有良好的导通和截止特性，最大漏电流为510 μA/μm，亚阈值斜率为100 μA/μm，基本上无漏电流。在室温下观察到负微分电阻（NDR）的负电容场效应晶体管（NC-FET）由于负漏诱导势垒降低（DIBL）的负电容的结果。高导通电流引起的自热效应也被观察和研究。
2018-01-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Graphene field effect transistors with ferroelectric gating
最近的铁电门控实验已经在石墨烯场效应晶体管中引入了一种新的功能，即非挥发性。对铁电门的非线性、迟滞特性还没有一个全面的认识，也没有一个有效的控制方法。在这封信中，我们定量表征滞后铁电门使用正常的介电门提供的一个独立的背景掺杂（nBG）的参考。更重要的是，我们证明了nBG可以用来控制铁电门控单向移动滞后铁电掺杂在石墨烯。利用这种静电效应，我们展示了石墨烯铁电FET中的对称位写入，其电阻变化超过500%，并且在10^5个周期内可再现非易失性切换。
2010-09-01 cond-mat.mes-hall
Gate-Defined Quantum Dots on Carbon Nanotubes
我们报道了基于纳米管的量子点结构的实现，该结构使用局部静电门控来产生沿着纳米管串联的单独可控的量子点。静电顶栅在下面的管中产生耗尽区;一对这样的耗尽区定义了量子点。在单个和多个点内，隧道势垒的电阻率以及静电能可以通过栅极电压来调谐。该方法允许在单个管上精确控制多个设备，并作为基于纳米管的电子和量子系统的设计范例。
2005-05-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Gate tunable dark trions in monolayer WSe$_2$
我们报道了单层WSe $_2$中本征暗三能级的观察和门控。通过使用氮化硼封装的超净WSe $_2$器件，我们直接解决了暗Trions的弱光致发光。利用静电门控技术，可以在带正负电荷的三电子之间连续调谐暗三电子。通过在磁场作用下的塞曼分裂，我们还揭示了它们的自旋三重态构型和独特的谷光发射。暗介子具有很大的结合能（14 - 16 meV）。它们的寿命（~1.3ns）比亮三电子寿命（~10ps）长两个数量级，并且可以通过静电门控在0.4到1.3ns之间调谐。这种鲁棒的、光学可检测的、门可调谐的暗trion为在二维材料中实现电可控trion输运提供了新的途径。
2019-01-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Triangulating tunneling resonances in a point contact
我们观察到共振隧穿在硅分裂栅点接触注入锑和定义在自对准多晶硅双栅增强模式的Si-MOS器件结构。我们确定哪些谐振是可能的候选人通过锑供体，而不是无意的无序诱导电位使用电容三角测量运输。我们确定了从谐振特征到每个导电栅和源/漏二维电子气区的电容。在我们的器件几何结构中，这些电容提供了关于三维谐振位置的信息。电容的半经典静电模拟，已经用于映射量子点的大小和位置，确定位置和限制电位大小的组合，满足我们的实验观察。模拟的位置和大小的敏感性，使我们能够三角测量可能的位置与纳米分辨率的谐振水平。我们讨论了我们的结果，以及它们如何适用于共振隧穿通过一个单一的捐助者。
2011-07-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Control of spectral characteristics of spin-current auto-oscillator by electric field
研究了静电门控对铁磁体/重金属双层膜局部注入电流引起的磁化自振荡的影响。我们发现，所需的激发，强度和所产生的动态的光谱特性的特征电流可以调谐的电压施加到金属栅极分离的双层由薄绝缘层。我们发现，在足够大的驱动电流的强非线性振荡制度，静电门控的效果变得增强。分析表明，所观察到的效果是由电场依赖的表面各向异性和电场依赖的贡献的电流感生的自旋轨道力矩的组合。所展示的控制微波发射和光谱特性的能力为电可调谐微波纳米振荡器的发展提供了一种有效的方法。
2017-02-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Determination of the electrostatic lever arm of carbon nanotube field effect transistors using Kelvin Force Microscopy
我们利用开尔文力显微镜（KFM）研究了具有背栅结构的单壁碳纳米管场效应晶体管器件（CNTFFET）在室温下的静电特性。我们表明，KFM地图记录作为一个功能的设备背栅极化，使一个完整的现象学确定与KFM探针侧电容的平均效应，从而获得KFM测量与定量字符。的CNTFET的静电杠杆臂的值是从KFM测量确定的，并发现与基于库仑阻塞的传输测量的协议。
2009-06-04 cond-mat.mes-hall
Electrically tuneable nonequilibrium optical response of graphene
通过静电门控来调节材料的光学响应的能力对于光电应用是至关重要的，例如电光调制器、可饱和吸收体、光学限制器、光电探测器和透明电极。单层石墨烯（SLG）的能带结构具有零带隙、线性色散的导带和价带，使得能够容易地控制费米能E $_F$和带间光吸收的阈值。在这里，我们报道了SLG在近红外（1000- 1700 nm/0.729- 1.240 eV）的非平衡光学响应的可调谐性，探索了通过离子液体门控的E $_F$从-650到250 meV的范围。随着E $_F$从狄拉克点增加到泡利阻断带间吸收的阈值，我们观察到光漂白弛豫动力学的减慢，我们将其归因于光激发载流子的光学声子发射的淬灭。当E $_F$超过泡利阻塞阈值时，由于热电子的激发增加了SLG的吸收，光漂白最终转变为光诱导吸收。通过静电门控制恢复时间和非平衡光学响应的符号的能力使得SLG成为具有受控动态的可调谐饱和吸收体的理想选择。
2022-02-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Coplanar Lateral Gating MoS2 on SrTiO3: A Unified Platform for Classical and Quantum Devices
Indian Institute of Science Education and Research Thiruvananthapuram（印度科学教育与研究特里凡得琅研究所）
本文提出一种基于SrTiO3的共面横向门控MoS2场效应晶体管架构，利用高介电常数和量子顺电特性增强栅耦合，减少界面无序，为低功耗二维电子学和低温量子器件提供统一平台。
2026-09-18 cond-mat.mes-hall
A Thermodynamic Perspective of Negative-capacitance Field-effect-transistors
铁电场效应晶体管（FeFET）的操作的物理现象在一个统一的模拟框架内处理。该框架结合了Landau平均场处理的自由能的铁电体和极化动力学根据Landau-Khalatnikov（LK）方程。这些方程与一维金属氧化物半导体（MOS）结构的静电和漂移扩散的解决方案，在半导体沟道中的电流自洽解决。数值模拟表明，取决于铁电体（FE）的厚度，两个制度的滞后切换（相关的非易失性存储器）和较高的导通电流和陡峭的亚阈值斜率（SS）与一个可以忽略不计的滞后（相关的逻辑）通过负电容效应。
2017-06-17 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Efficient Gating of Magnons by Proximity Superconductors
静电门控限制和控制集成电路中电子的传输。磁振子是磁序自旋波的量子，是有希望的替代信息载体，但难以选通。在这里，我们报告的超导条上的薄磁膜可以完全反射磁振子的反磁响应的磁振子杂散场。所引起的大的频率偏移单向地阻挡了垂直于磁化方向传播的磁振子。两个平行于磁化方向的超导门产生一个磁振腔。门控相干磁振子的选项增加了磁振子器件的功能，例如可重新编程的逻辑器件和增加与其他自由度的耦合。
2022-08-09 cond-mat.mes-hall
Gate-induced carrier density modulation in bulk graphene: Theories and electrostatic simulation using Matlab pdetool
这篇文章的目的是提供一个独立的介绍，在石墨烯片的栅极诱导载流子密度的理论建模。为此，介绍了相关的理论，即经典电容模型（CCM）、自洽泊松-狄拉克方法（PDM）和量子电容模型（QCM）。还简要介绍了Matlab pdetool的使用方法，指出使用该工具解决目前静电问题所需的最少知识。基于这三种方法的结果进行了比较，表明量子校正，这是不考虑的CCM，但由其他两个，发挥作用，只有当金属栅极是非常接近的石墨烯片，和精确可解QCM工程同样好的自洽PDM。实际的例子对应于现实的实验条件，用于产生石墨烯pnp结和超晶格，以及如何在位置上的背景电位线性可以在石墨烯中实现，示出了所介绍的方法的适用性。此外，通过以相同的方式处理金属接触，最后一个例子表明，PDM和QCM能够解决接触引起的掺杂和屏蔽电位，以及同意与以前的第一性原理研究。
2013-04-03 cond-mat.mes-hall
Nonvolatile Solid-State Charged-Polymer Gating of Topological Insulators into the Topological Insulating Regime
我们证明了利用一种新的方法，即通过驻极体聚合物的电晕充电的非挥发性静电门控，以减少载流子浓度的薄膜的拓扑绝缘体（TI）Bi 2Se 3的能力。即使没有栅电极的连续连接或TI的化学改性，也可以向聚合物-TI双层施加足够的电场以导致显著的电子密度耗尽。结果表明，用这种方法可以使Bi_2Se_3的费米能级向狄拉克点移动.使用太赫兹光谱，我们发现，表面化学势降低到体带隙（约50 meV以上的狄拉克点和170 meV以下的导带最小值），它是稳定在本征制度，同时提高电子迁移率。这代表了第一次使用带电聚合物栅极来调制TI电荷密度。表面态电子的迁移率在5 K时提高到约1600 cm^2/Vs。
2018-02-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Thermal Gating of Charge Currents with Coulomb Coupled Quantum Dots
我们观察到了热门控，即热电子引起的静电门控。这种效应发生在由两个电容耦合量子点组成的器件中。双点系统在一侧（QD 1）耦合到热电子库，同时监测第二点（QD 2）的电导。当在QD2上施加偏压时，我们观察到强烈依赖于热库温度的电流。该电流可以被增强或抑制，这取决于QD能级的相对能量对准。因此，该系统可用于通过热电子控制充电电流。
2015-02-10 cond-mat.mes-hall
Topological-Insulator Heterophase Gate Stacks for Transistor Electrostatics
Gwangju Institute of Science and Technology（光州科学技术院）；Ulsan National Institute of Science and Technology（蔚山科学技术院）；Aalto University（阿尔托大学）；VTT Technical Research Centre of Finland Ltd.（芬兰技术研究中心有限公司）；Sungkyunkwan University（成均馆大学）；Korea Research Institute of Chemical Technology（韩国化学技术研究所）；OtaNano-Nanomicroscopy Center, Aalto University（阿尔托大学奥塔纳米显微镜中心）；Yonsei University（延世大学）；Beijing Institute of Technology（北京理工大学）；Nanyang Technological University（南洋理工大学）；Arizona State University（亚利桑那州立大学）；Seoul National University（首尔国立大学）；University of Cambridge（剑桥大学）
本文通过将拓扑绝缘体Bi2Se3表面转化为绝缘BiF3来工程化栅极侧屏蔽边界，尽管电容略有降低，但MoS2晶体管实现了近热离子开关和约七倍更低的漏致势垒降低，为晶体管静电控制提供了新设计维度。
2026-10-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
A realistic quantum capacitance model for quantum Hall edge state based Fabry-Pérot interferometers
在这项工作中，经典和量子电容计算的法布里-珀罗干涉仪工作在整数量子化霍尔制度。我们首先考虑一个旋转对称的静电约束电位和获得的宽度和空间分布的绝缘（不可压缩）圆形带使用的电荷密度分布源于自洽计算。通过对由金属栅和不可压缩/可压缩带组成的电容电路的建模，研究了电导振荡中反映的Aharonov-Bohm（量子力学相位相关）和库仑阻塞（电容耦合相关）效应的条件.在最后一步，我们解决薛定谔方程和泊松方程自洽的数值方式考虑到现实的实验几何。我们发现，描述电导振荡无论是Aharanov-Bohm或库仑阻塞强烈依赖于样品的性质也比大小，因此，确定这些振荡的起源需要进一步的实验和理论研究。
2016-10-11 cond-mat.mes-hall
Electrostatic Control of Magneto-Optic Excitonic Resonances in the van der Waals Ferromagnetic Semiconductor Cr$_2$Ge$_2$Te$_6$
Zernike Institute for Advanced Materials, University of Groningen（格罗宁根大学泽尔尼克高级材料研究所）；Institute for Molecules and Materials, Radboud University（拉德堡德大学分子与材料研究所）
通过静电控制，研究揭示了Cr₂Ge₂Te₆中磁光激发共振的调控机制，实现了对磁光强度的显著调制。
2024-08-19 cond-mat.mes-hall
Giant Gate Response of the Charge in an Electron-Lattice Condensate
本文研究电荷密度波凝聚体中电子-晶格关联引起的巨栅极响应，在准一维CDW材料中实现比几何电容预测高一到两个数量级的栅控电荷变化，并提出通过集体电子行为放大栅控、助力晶体管尺寸继续缩小的新策略。
2025-05-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
