Compact Modeling of Oxide-Semiconductor, 2D Material, Carbon Nanotube, and Cryogenic Transistors with Experiment Verification
Synopsys（新思科技）
本文提出统一紧凑模型，涵盖OSFET、2DFET等四类晶体管，通过电荷密度公式、输运模型等实现多场景建模，经实验验证吻合度优异，为新型晶体管建模提供统一方案。
2026-10-07 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Carbon Nanotube Field-Effect Transistors With Integrated Ohmic Contacts and High-k Gate Dielectrics
高性能增强型半导体碳纳米管场效应晶体管（CNTF）是通过将欧姆金属管接触、高介电常数HfO 2膜作为栅绝缘体和静电掺杂的纳米管段作为源/漏电极组合而获得的。这些元件的组合提供高导通电流、约70-80 mV/十倍频程的亚阈值摆幅，并允许低关断电流和抑制双极传导。掺杂的源极和漏极方法类似于MOSFET的方法，并且可以在积极的垂直缩放下赋予纳米管FET优异的关断状态。这与具有金属源极/漏极的器件或通常称为肖特基势垒FET的器件相比具有重要的优点。
2003-12-16 cond-mat.mes-hall
Realizing lateral wrap-gated nanowire FETs: Controlling gate length with chemistry rather than lithography
晶体管封装中的一个重要考虑因素是使栅极和半导体沟道之间的耦合最大化。具有同轴金属栅极的纳米线提供了最佳的栅极-沟道耦合，但仅针对垂直取向的纳米线晶体管实现。我们报告了一种用于生产横向取向的包裹栅纳米线场效应晶体管的方法，该方法通过单个湿法蚀刻步骤提供对栅极长度的精细控制，从而消除了对定义源极/漏极接触和栅极引线所需的额外光刻的需要。它允许通过偏置掺杂衬底来独立地控制延伸超出卷绕栅极的接触和纳米线段，从而显著地改善亚阈值电特性。我们的器件提供更强，更对称的纳米线门控，在300至4开尔文之间的温度下工作，并在从一维量子传输到化学和生物传感的研究等应用中提供新的机会。
2012-01-18 cond-mat.mes-hall
Phosphorene FETs: Promising transistors based on a few layers of phosphorus atoms
本文综述了磷烯场效应晶体管的出现和进展，所有这些都是在大约一年的时间内完成的。在如此短的时间内，背栅FET演变为顶栅FET，栅极长度减小到亚微米范围，高k值或六方氮化硼的钝化具有时间、热和机械稳定性，欧姆接触在低温下实现，截止频率被推到10 GHz以上。磷烯的这些和其他有吸引力的特性使磷烯FET成为当前一代柔性电子器件以及未来一代超薄体低功耗高速高频晶体管的可行候选者。
2015-05-03 cond-mat.mes-hall
A Computational Study of Vertical Partial Gate Carbon Nanotube FETs
垂直部分栅极碳纳米管（CNT）场效应晶体管（FET），这是服从垂直CNT生长过程，并提供了一个平行的CNT阵列通道的潜力，模拟使用自洽原子的方法。我们表明，栅极和底部电极（电极之间的隔离所需的）之间的重叠是有利的晶体管操作，因为它抑制双极导电。栅极长度仅覆盖沟道长度的1/6的垂直CNTFET的最小漏电流比没有欠重叠的垂直CNTFET的最小漏电流小得多，同时保持相当的导通电流。通过使用适当的偏置方案，可以在单个部分栅极FET上实现具有平衡性能指标的n型和p型晶体管操作。即使与栅极欠重叠，它表明，增加CNT直径仍然导致导通电流和最小漏电流的同时增加。随着部分栅极，模拟晶体管的特点是大量的空气之间的沟道CNT和栅极绝缘体的表面，是由垂直CNT生长过程中造成的。归档此孔与高k绝缘体显示有可能降低导通电流，由于静电现象在源极沟道接触。
2007-12-23 cond-mat.mes-hall
High-Yield of Memory Elements from Carbon Nanotube Field-Effect Transistors with Atomic Layer Deposited Gate Dielectric
碳纳米管场效应晶体管（CNT FET）已被提议作为未来纳米电子学的可能构建块。但是CNT FET的挑战在于它们似乎在其传输特性中随机地显示不同的滞后量。滞后通常归因于纳米管和栅极之间的电介质层中的电荷捕获。这项研究包括94个CNT FET样品，提供了一个前所未有的统计基础上看到在五个不同的CNT栅极配置的滞后。我们发现记忆效应可以通过仔细设计纳米薄层的栅介质来控制。通过使用HfO $_{2}$和TiO $_{2}$在三层结构中的原子层沉积（ALD），我们实现了第一个CNT FET，其传输特性具有一致且窄分布的记忆效应。
2008-02-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Understanding contact gating in Schottky barrier transistors from 2D channels
本文提出了一种新的双路径模型来定量解释背栅肖特基势垒场效应晶体管（SB-FET）的亚阈值特性。该模型集成了SB-FET的“传统”模型与接触门控现象-一种显著影响背栅场效应晶体管源极载流子注入的效应。通过与大量具有不同通道厚度的背栅WSe 2器件的实验特性进行仔细比较，验证了双路径模型。我们的研究结果被认为是至关重要的定量分析的许多三端装置与体通道。
2017-09-14 cond-mat.mes-hall
Ab-initio-NEGF Fundamental Roadmap for Carbon-Nanotube and Two-Dimensional-Material MOSFETs at the Scaling and VDD Limit
本文通过杂化泛函DFT结合NEGF方法，系统评估了CNT-FET、硅及MoS₂/HfS₂纳米片MOSFET的尺寸与电压极限，发现CNT在9 nm以上驱动最优，而HfS₂可进一步缩至5 nm并保持0.5 V工作电压。
2025-07-01 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Local-gated single-walled carbon nanotube field effect transistors assembled by AC dielectrophoresis
我们提出了一个简单的和可扩展的技术，用于制造的解决方案处理和局部栅控碳纳米管场效应晶体管（CNT-FET）。该方法是基于通过AC介电电泳（DEP）将来自二氯乙烷的单个单壁碳纳米管定向组装到预先图案化的源极和漏极上，其中在中间具有局部铝栅极。与全局背栅相比，局部栅控CNT-FET器件显示出优越的性能，其开关比为10^4，最大亚阈值摆幅为170 mV/dec。局部底栅DEP组装的CNT-FET将促进互补金属氧化物半导体（CMOS）兼容纳米电子器件的大规模制造。
2008-01-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Synthesized multiwall MoS2 nanotube and nanoribbon field-effect transistors
我们报告的合成多壁二硫化钼纳米管（NT）和纳米硅（NR）场效应晶体管（FET）的制造和表征。MoS 2 NT和NR通过化学运输生长，使用碘作为运输剂。拉曼光谱证实该材料为NT、NR和薄片形式的明确的MoS 2。在电测量后，使用透射电子显微镜观察器械的截面，并将其用于解释电测量结果，从而估计电流密度。NT和NR FET表现出n型行为，导通/截止电流比超过10^3，在VDS = 0.3 V和VBG = 1 V时的电流密度分别为1.02 μA/μ m和0.79 μA/μm。在78 μW的激发光功率和488 nm波长下，对MoS 2 NT FET进行了光电流测试，得到了几十nA的短路光电流，对应的响应度为460 μA/W。一个长沟道晶体管模型被用来模拟的MoS 2 NT和NR FET的共源特性，并被证明是与测量数据一致。
2014-11-21 cond-mat.mes-hall
Gated Spin Transport through an Individual Single Wall Carbon Nanotube
在短沟道，铁磁接触的单个单壁碳纳米管的磁电阻的滞后开关被观察到，纳米管自旋输运提供了强有力的证据。通过改变电容耦合栅极上的电压，磁阻可以在+10%和-15%之间可再现地修改。结果解释在铁磁/纳米管界面的自旋极化电子状态的波矢匹配。
2005-10-05 cond-mat.mes-hall
Thermal shot noise in top-gated single carbon nanotube field effect transistors
测量了顶栅单碳纳米管晶体管的高频噪声和电流噪声，并用于研究一维晶体管中的热电子效应。结果与一维纳米晶体管的理论符合得很好。特别是一个大的修正约翰逊-奈奎斯特热噪声公式的预测证实了实验。实验表明，纳米管晶体管可以作为量子相干电子学的快电荷探测器，在0.2- $0.8 \mathrm{GHz}$波段的分辨率为$13\mathrm{μe/\sqrt{Hz}}$。
2010-05-12 cond-mat.mes-hall
Low-frequency Noise in Individual Carbon Nanotube Field-Effect Transistors with Top, Side and Back Gate Configurations: Effect of Gamma Irradiation
我们报告的影响，低伽马辐照（10^4 Gy）的噪声特性的个别碳纳米管（CNT）场效应晶体管（FET）具有不同的栅极配置和两个不同的介电层，SiO2和Al 2 O3。在处理之前，观察到强的产生-复合（GR）噪声分量。这些数据被用来确定几个电荷陷阱相关的FET的介电层，通过确定它们的激活能。调查的样品与一个单一的二氧化硅介电层，以及与两个介电层，使我们能够单独的陷阱的两个介电层。我们发现，由于沿CNT沟道的不同电位分布，在侧栅操作中观察到的每个电荷陷阱水平在顶栅操作中分裂成两个水平。伽马辐照后，只有减少闪烁噪声登记在噪声谱，这表明电荷陷阱的数量减少。在室温下估计大于2x10^4 cm 2 V-1 s-1的迁移率在辐射处理后仅略微降低，表明CNT的高辐射硬度。最后，我们研究了金属-纳米管界面处的肖特基势垒对FET输运特性的影响，分析了闪烁噪声分量的行为。
2013-11-18 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
Thermally Oxidized Two-dimensional TaS2 as a High-\k{appa} Gate Dielectric for MoS2 Field-Effect Transistors
我们报告了一种新的方法来集成高\k{appa}的底部和顶部栅控二硫化钼场效应晶体管（FET）通过热氧化和机械组装的分层二维（2D）的TaS 2。结合X射线光电子能谱学（XPS）、光学显微镜、原子力显微镜（AFM）和电容-电压（C-V）测量证实多层TaS 2薄片可以通过热氧化均匀地转化为具有~ 15.5的高介电常数的Ta 2 O 5，同时保持2D TMD的几何形状和超光滑表面。使用热氧化的Ta 2 O 5作为栅介质制造的顶栅MoS 2 FET表现出接近106的高电流开/关比，亚阈值摆幅（SS）下降到61 mV/dec，并且在室温下的场效应迁移率超过60 cm 2 V-1 s-1，表明高介电质量和低界面陷阱密度。
2018-08-24 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Identifying signatures of photothermal current in a double-gated semiconducting nanotube
单壁碳纳米管（SWNT）的显著电学和光学特性使工程设备原型在光电探测器和太阳能电池等应用中显示出巨大的潜力。然而，任何走向工业成熟的道路都需要详细了解控制光电流产生过程的基本机制。在这里，我们提出了扫描光电流显微镜测量的双栅悬浮半导体单壁碳纳米管，并表明，光伏和光热机制是相关的光电流的解释。我们发现，一个或其他过程的主导或非主导的字符取决于掺杂的配置文件，并且每个贡献的大小是强烈影响的串联电阻从带对齐与金属接触。这些结果提供了新的见解，在扫描光电流显微镜的功能解释和单壁碳纳米管制成的光电子器件的理解奠定了基础。
2014-10-28 cond-mat.mes-hall
Simulation of Graphene Nanoribbon Field Effect Transistors
基于非平衡格林函数形式主义和紧束缚哈密顿量中具有开放边界条件的3D泊松和薛定谔方程的自洽解，提出了石墨烯纳米场效应晶体管（GNR-FET）的原子三维模拟。相对于碳纳米管FET，GNR-FET表现出相当的性能，降低了对沟道手性变化的敏感性，以及由于带到带隧穿引起的类似泄漏问题。可接受的晶体管性能需要1- 2nm的有效纳米晶宽度，这可以用周期性蚀刻图案或应力图案获得。
2008-01-07 cond-mat.mes-hall
A Numerical Study of Scaling Issues for Schottky Barrier Carbon Nanotube Transistors
我们进行了一个全面的缩放研究肖特基势垒碳纳米管晶体管使用自洽，原子尺度模拟。我们限制我们的注意力肖特基势垒碳纳米管FET的金属源极/漏极连接到本征碳纳米管通道。双极性导电被发现是一个重要的因素，必须仔细考虑在器件设计中，特别是当栅氧化层是薄的。由源漏隧穿所施加的沟道长度缩放限制被发现在5 nm和10 nm之间，取决于关断电流规格。使用大直径管增加了导通电流，但也增加了漏电流。我们对栅极电介质缩放的研究表明，纳米管上的电荷在阈值以上可以发挥重要作用。
2003-06-11 cond-mat.mes-hall
High-Mobility Holes in Dual-Gated WSe$_2$ Field-Effect Transistors
我们展示了基于少层二硒化钨（WSe $_2$）的双栅$p$型场效应晶体管（FET），其使用高功函数铂源极/漏极接触和六方氮化硼顶栅电介质。具有在WSe $_2$下面的接触的器件拓扑导致$p$-FET具有超过10 $^7$的$I_{ON}$ / $I_{OFF}$比率，以及直到低温仍保持欧姆的接触。输出特性表现为电流饱和和栅极可调的负微分电阻。该器件在室温下显示出约140 cm $^2$ /Vs的本征空穴迁移率，在2 K下接近4，000 cm $^2$ /Vs。随温度变化的传输测量显示金属-绝缘体转变，在低密度的绝缘相，和在高密度的金属相。的迁移率显示出强烈的温度依赖性与声子散射一致，并在低温下饱和，可能受到库仑散射，或缺陷。
2015-09-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electrical Contacts to Carbon Nanotubes Down to 1nm in Diameter
发现铑（Rh）与钯（Pd）在与直径d > ~ 1.6 nm的单壁碳纳米管（SWNT）形成近欧姆电接触方面类似。Rh或Pd与d < ~ 1.6 nm的半导体单壁碳纳米管（S-SWNT）之间存在不可忽略的正肖特基势垒（SB）。在Rh和Pd接触的情况下，SWNT场效应晶体管（FET）的特性和接触处的SB高度在很大程度上是基于SWNT直径可预测的，而器件之间没有随机变化。令人惊讶的是，与金属SWNT（M-SWNT）的电接触似乎也是直径依赖性的，特别是对于小SWNT。欧姆接触对于直径< ~ 1.0 nm的M-SWNT来说是困难的，这可能是由于隧道势垒。
2005-08-31 cond-mat.mes-hall
Correlation effects in the capacitance of a gated carbon nanotube
对于由半导体碳纳米管（CNT）制成的电容器，悬挂在金属栅极上方，单个电子之间的库仑相关性可以导致比几何电容大得多的电容。我们认为，当平均间距$n^{-1}$电子之间的低密度一维电子气（1DEG）在CNT是大于之间的CNT和栅极的物理分离$d$，电容的增强预计是大的。然而，最近的库仑阻塞实验[1]观察到，即使在非常低的电子密度下，电容也没有明显增加。我们表明，这种较小的电容可以理解为由源/漏电极和栅极之间的电势差产生的限制电位的结果，当电子数减少时，该限制电位压缩1DEG。我们建议，通过剖析与多个分裂栅极的帮助下的电位，可以返回到一个均匀的1DEG的情况下，具有巨大的电容。
2015-03-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
A Three-dimensional simulation study of the performance of Carbon Nanotube Field Effect Transistors with doped reservoirs and realistic geometry
在这项工作中，我们模拟了预期的器件性能和碳纳米管场效应晶体管（CNT-FET）的缩放前景，掺杂源极和漏极扩展。模拟的基础上的3D泊松-薛定谔方程与开放边界条件的自洽的解决方案，在非平衡格林函数形式主义，其中任意的门的几何形状和设备架构可以被认为是。对不同栅结构和几何参数的短沟道效应的研究表明，双栅器件具有准理想的亚阈值斜率和DIBL，而不需要极薄的栅沟道。对具有平行碳纳米管的器件的探索表明，每单位宽度的电流可以显著大于硅对应物，而高频性能非常有前途。
2005-12-13 cond-mat.mes-hall
Predicted Performance Advantages of Carbon Nanotube Transistors with Doped Nanotubes as Source/Drain
大多数碳纳米管场效应晶体管（CNTF）直接将金属源极/漏极接触附接到本征纳米管沟道。当栅极氧化物厚度减小时，这种晶体管显示出强双极导电，即使当电子（或空穴）的肖特基势垒为零时也是如此。由此产生的漏电流，这与漏极电压呈指数增加，限制了这种设备的潜在应用。在本文中，我们使用数值模拟表明，如果可以实现基于CNT的金属氧化物半导体（MOS）FET通过使用重掺杂的CNT部分作为源极和漏极，双极导电将被抑制，漏电流将被减少，并且由源漏隧穿施加的缩放限制将被扩展。通过消除源极和沟道之间的肖特基势垒，晶体管将能够提供更多的导通电流。这种器件的漏电流将由CNT的全带隙（而不是SB CNTF的带隙的一半）和带到带隧穿控制。这些因素将取决于纳米管的直径和电源电压。
2003-09-01 cond-mat.mes-hall
Field-effect transistors and intrinsic mobility in ultra-thin MoSe2 layers
我们报告的制造背栅场效应晶体管（FET）使用超薄，机械剥离的MoSe 2薄片。MoSe 2 FET为n型，具有高栅极调制，开/关比大于106。交换源极和漏极后，该设备显示出不对称的特性，这一发现解释了在金属接触/MoSe 2界面处存在肖特基势垒。使用四点，背栅器件，我们测量的本征电导率和迁移率的MoSe 2作为栅极偏置的函数，和温度。室温迁移率约为50 cm 2/V.s的样品显示出强烈的温度依赖性，表明声子是主要的散射机制。
2012-11-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Functionalization of Single-Wall Carbon Nanotubes with Chromophores of Opposite Internal Dipole Orientation
我们报道了碳纳米管的功能化与两个偶氮苯为基础的发色团具有大的内部偶极矩和相反的偶极子取向。分子通过芘系链非共价地连接到纳米管上。表征技术的组合显示纳米管上均匀的分子覆盖，基底上过量发色团的聚集最小。大的开/关比和基于纳米管的场效应晶体管（FET）的亚阈值摆动在官能化后被保留，并且对于每个发色团观察到阈值电压的不同偏移。从头计算验证了合成的发色团的性质，并表明非常小的电荷转移，确认一个强大的，非共价官能化。
2013-12-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Contactless Probing of the Intrinsic Carrier Transport in Single-Walled Carbon Nanotubes
本征载流子输运性质的单壁碳纳米管探测由两个平行的方法在同一个单独的管：非接触介电力显微镜（DFM）技术和传统的场效应晶体管（FET）的方法。单壁碳纳米管的介电响应与相应场效应管的电子输运密切相关。DFM中的DC偏置电压起着类似于FET中的栅极电压的作用。建立了基于一般连续性方程和数值模拟的微观模型，以揭示DFM实验中载流子浓度和迁移率等本征性质与宏观可观察到的介电响应之间的联系。在纳米管中的局部输运势垒，影响器件的输运行为，也检测到纳米尺度的分辨率。
2014-08-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
p-i-n Tunnel FETs vs. n-i-n MOSFETs: Performance Comparison from Devices to Circuits
带-带隧穿晶体管由于具有<60 mV/dec的亚阈值斜率，与传统MOSFET相比具有一些性能优势。在本文中，碳纳米管被用作模型沟道材料，以解决我们认为将更普遍地应用于BTBT FET与MOSFET的问题。我们使用pz轨道紧束缚哈密顿量和非平衡格林函数（NEGF）形式主义严格处理耗散量子输运。在弹道和耗散情况下，p-i-n TFT和n-i-n MOSFET的器件级比较之前已经进行过。本文利用严格的数值模拟器研究了p-i-n型薄膜晶体管在超低功耗亚阈值逻辑电路中应用的可能性。结果表明，在亚阈值电路操作中，p-i-n TFT具有更好的DC特性，并且在iso-P_LEAKAGE、iso-VDD条件下可以提供约15倍的性能。由于p-i-n型TFT可以在比n-i-n型MOSFET更低的VDD下工作，因此它们可以在相同功率（P_OPERATION）下提供约3倍的性能。这导致在等延迟条件下约3x的能量减少。因此，p-i-n TFT更适合于亚阈值逻辑操作。
2010-01-28 cond-mat.mes-hall
Improved Carrier Mobility in Few-Layer MoS2 Field-Effect Transistors with Ionic-Liquid Gating
我们报道了由双层和少层MoS 2组成的离子液体（IL）门控场效应晶体管（FET）的制备。我们的传输测量表明，在250 K的离子液体门控器件中的电子迁移率约为60 cm ~ 2 V ~（-1）s ~（-1），大大超过了可比的背栅器件。IL-FET显示出迁移率从180 K下的约100 cm 2 V-1 s-1增加到77 K下的约220 cm 2 V-1 s-1，这与由四端测量确定的真实沟道迁移率非常一致，双极行为具有对于电子（空穴）>107（104）的高ON/OFF比，以及在250 K下约50 mV/dec的接近理想的亚阈值摆幅。我们属性所观察到的性能增强，特别是增加的载流子迁移率，是有限的声子，减少肖特基势垒在源极和漏极的带弯曲所造成的负离子液体介电层。
2013-04-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Gate Electrostatic Controllability Enhancement in Nanotube Gate all Around Field Effect Transistor
本文通过TCAD仿真证明双栅纳米管栅极全环绕场效应晶体管相比纳米管和纳米线GAAFET具有更强的静电控制能力，开态电流提升57%–62%，并显著抑制短沟道效应。
2023-03-31 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
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
DFT modelling of bulk-modulated carbon nanotube field-effect transistors
本文采用密度泛函理论（DFT），对碳纳米管场效应晶体管（FET）的非平衡输运性质进行了原子模拟。结果已获得内的非平衡格林函数（NEGF）计划的基础上自洽的方法。我们的注意力一直集中在一种新的设备，所谓的块调制CNTF。最近的实验实现\cite{Chen,Lin_condMat}已经表明，这种器件可以表现出优异的性能，甚至优于现有技术的肖特基势垒（SB）调制晶体管。我们的计算旨在探索，在原子水平上，在这些新的设备中的物理机制管理的运输。我们强调的作用，一维屏蔽栅极和漏极感应电流调制机制，指出，在同一时间，正确评估的纳米管量子电容的重要性。的操作制度和设备的性能限制进行了分析，指出，在同一时间，准一维，短沟道效应所发挥的作用。
2005-12-05 cond-mat.mes-hall
Carbon nanotubes for coherent spintronic devices
碳纳米管是分子和晶体量子世界的桥梁，其非凡的电子，机械和光学特性引起了广泛的科学界的极大关注。我们回顾了基于单个电栅控碳纳米管制造自旋电子器件的基本原理，并提出了理解其电子和核自旋自由度的实验努力，这在未来可能会使量子应用成为可能。
2009-12-14 cond-mat.mes-hall
Advancing CMOS with Carbon Electronics
对碳基晶体管沟道材料，如单壁碳纳米管（CNT）和石墨烯纳米带（GNR）在未来电子应用中的新面貌。虽然理论预测最初承诺GNR（确实具有带隙）将与基于CNT的晶体管表现相同，但到目前为止，表现良好的晶体管行为的实验证据仍然缺失。将讨论这些缺点的可能原因以及克服业绩差距的可能解决办法。与GNR相比，短沟道CNT场效应晶体管（FET）在实验实现中展示出几乎理想的晶体管特性，低至非常低的偏置电压。因此，CNT-FET是未来CMOS开关研究的领跑者，将实现进一步的电压和栅极长度缩放。将讨论和基准测试区别于替代解决方案的CNT-FET的基本功能。最后，工业晶圆级规模的单壁碳纳米管集成的差距将得到解决，实现高度对齐的碳纳米管织物的战略将进行讨论。如果没有如此高的产量晶圆级集成，单壁碳纳米管电路将是一个虚幻的梦想。
2014-03-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Single Wall Carbon Nanotube Weak Links
我们已经可重复地接触门控单壁碳纳米管（SWCNT）的超导铅基于铌。这些器件被确定为属于两种透明机制：库仑阻塞和近藤机制。在这两种机制中都观察到了超导引线的明显特征，在近藤机制中，一个窄的零偏置峰被解释为近藤共振的库仑阻塞金刚石中存在邻近感生的超电流。
2007-03-13 cond-mat.mes-hall
A general approach for high yield fabrication of CMOS compatible all semiconducting carbon nanotube field effect transistors
我们报告的策略，实现高组装产量的碳纳米管在选定的位置的电路通过介电泳（DEP）和场效应晶体管（FET）的产量使用半导体富集单壁碳纳米管（s-SWNT）的水溶液。当DEP参数被优化用于单个s-SWNT的组装时，97%的器件表现出FET行为，最大迁移率为210 cm 2/Vs，开关电流比约为106，导通电导高达3 μS，但组装产率仅为33%。由于DEP参数被优化，使得每个电极对连接1-5个s-SWNT，因此组装产率几乎为90%，其中约90%的这些组装的装置表现出FET行为。进一步的优化给出了高达10个SWNT/位点的100%的组装产率，然而具有59%的降低的FET产率。通过在器件中集成局部Al 2 O3栅，提高了FET的性能，包括更高的电流通断比和更高的开关速度。我们的90% FET和90%的组装成品率是迄今为止碳纳米管器件报道的最高水平。我们的研究提供了一个途径，可能成为一个通用的方法，高产量的CMOS兼容的碳纳米管FET的制造。
2011-11-11 cond-mat.mes-hall
Integration of a gate electrode into carbon nanotube devices for scanning tunneling microscopy
我们已经开发出一种制造工艺，将栅电极到悬浮的单壁碳纳米管结构的扫描隧道光谱研究。纳米管是通过化学气相沉积直接在金属表面上合成的。在生长过程中所涉及的高温~800 C提出了具有挑战性的问题，如表面粗糙度和结构的完整性，这在这项工作中得到解决。我们证明了有效性的门上的独立的一部分的纳米管进行隧道光谱，揭示了库仑阻塞钻石。我们的方法可以结合扫描隧道显微镜和门控电子输运碳纳米管的调查。
2005-02-21 cond-mat.mes-hall
Anomalous Conductance Quantization in Carbon Nanotubes
含门控局部耗尽区的碳纳米管的电导测量表现出作为栅极电压的函数的平台，间隔约为e2/h，单个（非简并）模式的电导量子。平台结构作为偏置电压，温度和磁场的函数进行了研究。我们推测这种令人惊讶的量子化的起源，这似乎缺乏带和自旋简并。
2004-09-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Graphene field-effect-transistors with high on/off current ratio and large transport band gap at room temperature
石墨烯因其优异的电子性能而被认为是未来纳米电子学的一个有前途的候选者。不幸的是，由于不存在带隙，石墨烯场效应晶体管（FET）不能有效地关断，导致在顶栅石墨烯FET中通常约为5的开/关电流比。另一方面，理论研究和光学测量表明，在双层石墨烯中，垂直电场可以产生高达几百meV的带隙。尽管先前在双层石墨烯晶体管中的载流子传输测量确实指示在低于1开尔文的温度下的栅极诱导绝缘状态，但是电（或传输）带隙估计为几meV，并且双层石墨烯FET中的室温开/关电流比保持与单层石墨烯FET中的那些相似。在这里，我们第一次报告了在室温和20 K下，我们的双栅双层石墨烯FET的开/关电流比分别约为100和2000。在平均电位移为2.2 V/nm和1.3 V/nm时，我们还测量了>130和80 meV的电带隙。该演示揭示了双层石墨烯在数字电子学、赝自旋电子学、太赫兹技术和红外纳米光子学等应用中的巨大潜力。
2010-01-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Resonant plasmonic terahertz detection in gated graphene p-i-n field-effect structures enabled by the Zener-Klein tunneling nonlinearity
提出并分析了基于栅控石墨烯p-i-n（GPIN）场效应晶体管（FET）结构的太赫兹（THz）探测器。栅极之间的反向偏置i区起到电子和空穴注入器的作用，由于Zener-Klein隧穿而表现出非线性$I-V$特性。该区域能够实现THz信号整流，这提供了它们的检测。门控区作为电子和空穴库和太赫兹共振等离子体腔。电子和空穴等离子体激元振荡的共振激发导致在接近等离子体频率及其谐波的信号频率处THz检测器响应度的大幅增加。由于与渡越时间效应相关联的i区AC电导频率依赖性的特性，对应于较高等离子体激元模式的激发的频率处的GPIN-FET响应可以比基模更强。GPIN-FET在室温下可以表现出相当高的响应度。降低后者可以导致其进一步增强由于削弱的载流子动量弛豫。
2022-09-11 cond-mat.mes-hall
Single wall carbon nanotube double quantum dot
我们报道了半导体单壁碳纳米管中的两个顶栅定义的耦合量子点，构成了一个可调谐的双量子点系统。单壁碳纳米管与钛电极接触，并由三个窄的顶栅电极以及背栅进行门控。我们表明，仅在两个量子点之一上的偏置光谱图可以用于提取两个量子点的附加能量。此外，蜂窝电荷的稳定性图进行了分析，包括交叉电容的静电电容模型，我们提取的耦合能量的双量子点。
2006-12-07 cond-mat.mes-hall
A Fitting Model for Asymmetric I-V Characteristics of Graphene Field-Effect Transistors for Extraction of Intrinsic Mobilities
建立了一个拟合模型，用于解释沟道掺杂的石墨烯场效应晶体管（G-FET）的I-V特性中的非对称双极性，该双极性起源于栅区和接入区之间结处的电子发射和带间隧穿.使用该模型，栅电压依赖的本征迁移率以及其他本征和非本征器件参数可以提取。我们将其应用于我们之前报道的具有生长在SiC衬底上的石墨烯沟道和SiN栅极电介质的顶栅G-FET，并且我们证明它可以很好地拟合其不对称I-V特性。
2016-02-29 cond-mat.mes-hall
Single Carbon Nanotube Transistor at GHz Frequency
我们报告的顶栅单碳纳米管晶体管的微波操作。从传输测量在0.1-1.6 GHz的范围内，我们推导出器件的μ gm和栅极纳米管电容Cg的微和纳米器件。一个大的和频率无关的gm约20微西门子观察短的设备，这符合最好的直流结果。60 aF/微米的每单位栅极长度的电容是介电常数等于10的常规氧化物上的顶栅极的典型电容。该值比纳米管量子电容低3-5倍，根据最近的模拟，纳米管量子电容有利于高的渡越频率。对于我们最小的设备，我们发现一个大的渡越频率等于50 GHz的长度依赖性没有饱和的证据。
2008-06-04 cond-mat.mes-hall
Understanding the Bias Dependence of Low Frequency Noise in Sin-gle Layer Graphene FETs
这封信研究了单层石墨烯场效应晶体管的偏置相关低频噪声。噪声测量已经用电解质栅控石墨烯晶体管进行，其覆盖用于不同沟道长度的宽范围的栅极和漏极偏置条件。本文提出了一种新的分析模型，占本地噪声源在信道中的终端电流和电压的传播调查噪声偏置的依赖性。载流子数和迁移率的波动被认为是低频噪声的主要原因，这些机制有助于噪声的偏置依赖性的方式进行了分析。通常，石墨烯器件中的归一化低频噪声通常被示出为遵循M形依赖于栅极电压，在电荷中性点（CNP）附近具有最小值。我们的工作首次揭示了这种栅极依赖性和残余电荷之间的强相关性，这是相关的在这个特定的偏置点附近。我们讨论了如何在较高的漏极电压的石墨烯沟道中的电荷不均匀性可以有助于低频噪声，因此，沟道区域附近的源极和漏极端子被发现占主导地位的栅极偏置接近CNP的总噪声。在所有偏置条件下，实验数据与分析模型的预测之间的良好一致性证实，必须同时考虑两个基本的1/f噪声机制，即载流子数和迁移率波动，以正确理解石墨烯FET中的低频噪声。所提出的解析紧凑模型可以很容易地实现和集成在电路仿真器中，这对于基于石墨烯的电路设计具有重要意义。
2018-10-19 cond-mat.mes-hall
A triple quantum dot in a single wall carbon nanotube
顶栅单壁碳纳米管用于在两个电极之间限定串联的三个耦合量子点。每个量子点上的附加电子数由顶栅电压控制，从而允许单、双和三重量子点稳定性图的电流测量。模拟使用电容器模型，包括相邻点之间的隧道耦合捕捉观察到的行为具有良好的一致性。此外，间接耦合能级之间的反交叉和高阶共隧穿进行了讨论。
2008-04-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Electronic structure of (1e,1h) states of carbon nanotube quantum dots
我们提供了一个原子紧束缚描述的双极（n-p）双量子点定义在半导体碳纳米管的几个载流子。我们把注意力集中在系统的电荷状态上，在该系统中观察到泡利阻塞电流[F。Pei等人，Nat. Nanotechnol. 7，630（2012）; E. A. Laird等人，ibid 8，565（2013）]，在n点中具有单个过量电子，在p点中具有单个空穴。我们使用组态相互作用的方法来确定的自旋谷结构的状态附近的中性点，并讨论其后果的interdot交换相互作用，简并的能谱和限制态的对称性。我们计算了解除泡利封锁的跃迁能，并分析了它们对磁场矢量的依赖关系。此外，我们介绍了弯曲的纳米管，并证明其对跃迁能谱的影响。最好的定性协议与实验数据观察到偏转的纳米管在门控领域中的载流子约束诱导。
2016-04-12 cond-mat.mes-hall
Field-effect and frequency dependent transport in semiconductor-enriched single-wall carbon nanotube network device
本文研究了由一个富含氧化物的单壁碳纳米管网络组成的场效应器件的电学和光学响应。场效应在一个器件中得到了证明，该器件使用简单的制造技术以及小离子作为栅极电解质-这是由于管的半导体增强而实现的。器件的光学透明度和电阻随栅极电压调制。时间响应研究的调制的光学透明度和电阻时，施加的栅极电压表明，在网络中的电荷传输。此外，在网络中的交流响应作为频率和温度的函数进行了研究，直到5 K。确定了起振频率与温度之间的经验关系。
2010-09-23 cond-mat.mes-hall
Drain Voltage Scaling in Carbon Nanotube Transistors
虽然减少碳纳米管场效应晶体管（CNFET）中的氧化物厚度提高了导通行为，但我们证明了这也需要缩放漏极电压的范围。由于源极和漏极接触处的肖特基势垒的调制，需要这种缩放来避免关断电流随漏极电压呈指数级增加。我们说明了这与底栅双极CNFET的氧化物的2和5纳米的结果，并给出一个明确的缩放规则的漏极电压。在漏极电压极限以上，截止电流变大并且具有相等的电子和空穴贡献。这使得最近报道的光发射从适当偏置的CNFET。
2003-05-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Three-particle correlation from a Many-Body Perspective: Trions in a Carbon Nanotube
三个相关粒子的三子态（例如，两个电子和一个空穴）对于理解掺杂或门控纳米结构（如碳纳米管或过渡金属二硫属化物）的光谱是必不可少的。我们开发了一个理论上的多体描述这样的关联态使用从头算方法。它可以被视为广泛使用的$GW$方法和Bethe-Salpeter方程的扩展，从而允许与激子直接比较。我们将这种方法应用于半导体（8，0）碳纳米管，并发现最低的光学活性trions红移$\sim 130$毫电子伏相比，激子，证实了类似的管的实验结果。此外，我们的方法提供了详细的见解的物理性质的trion状态。在原型碳纳米管中，我们发现了各种不同的激发，讨论了光谱，能量组成，和相关的波函数。
2016-06-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
In-Substrate Imaging of Diamond hBN FET Current via Widefield Quantum Diamond Microscopy
Indian Institute of Technology Bombay（印度理工学院孟买分校）；Indian Institute of Science（印度科学学院）；Tata Consultancy Services（塔塔咨询服务公司）；National Institute for Materials Science（国立材料研究所）
通过宽场量子钻石显微镜研究金刚石hBN FET电流分布，揭示通道传输与非均匀门控效应。
2026-01-21 cond-mat.mes-hall quant-ph
All-carbon nanotube solar cell devices mimic photosynthesis
光化学有两个主要过程：光吸收和能量转换。在光合作用中，两个等价的过程是光吸收和化学转化。而在后者中，这两个过程是由不同的蛋白质进行的，在传统的光伏二极管中，这两个过程是复杂的，因为光学和传输路径是相同的，导致效率低下。在这里，我们将光吸收的位置和方向与发电的位置和方向分开，以表明半导体单壁碳纳米管（s-SWCNT）提供了一种人工系统，该系统以串联几何形状模拟光合作用。使用不同的s-SWCNT手征，我们实现了一个能量漏斗的双栅p-n二极管。这使得能够捕获来自太阳光谱的多个区域的光子，并且将光生激子聚集到最小带隙的s-SWCNT层，在那里它们成为自由载流子。其结果是，我们证明增加的幅度和光谱响应的光电流通过添加更多的s-SWCNT层的不同的带隙，而没有相应的有害增加的暗漏电流。
2022-10-14 cond-mat.mes-hall
Velocity Saturation effect on Low Frequency Noise in short channel Single Layer Graphene FETs
用于模拟和RF应用的石墨烯器件由于其在较高频率下上转换为不期望的相位噪声而易于产生低频噪声（LFN）。这样的应用需要使用在高电场下操作的短沟道石墨烯晶体管以确保高速。电场与器件长度成反比，与沟道电势成正比，因此随着漏极电压的增加和晶体管长度的缩小，电场达到最大。在这些条件下，应考虑速度饱和（VS）等短通道效应。载流子数和迁移率波动已被证明是石墨烯器件中产生LFN的主要来源。虽然它们对长沟道中LFN的偏置依赖性的贡献已经被彻底研究，但是VS现象在高漏极电压条件下影响短沟道器件中LFN的方式还没有得到很好的理解。在低电场工作时，由于载流子速度远未饱和，VS效应可以忽略不计。在这些条件下，LFN可以精确地预测最近建立的基于物理的分析模型。本文进一步提出了一个新的模型，该模型讨论了在高电场条件下VS效应对LFN的贡献。实施的模型进行了验证与新的实验数据，首次公布，从CVD生长的背栅单层石墨烯晶体管工作在千兆赫频率。由于VS机制的影响，该模型准确地捕捉到了LFN的还原，特别是在电中性点附近。此外，还推导出了接触电阻对LFN影响的解析表达式。实验表明，这种接触电阻的贡献是占主导地位的，在较高的栅极电压，并准确地描述了所提出的模型。
2019-05-27 cond-mat.mes-hall
Capillary Flow Printing of Submicron Carbon Nanotube Transistors
本文提出毛细流动印刷（CFP）技术，无需化学修饰或后处理即可可重复制造全印刷亚微米碳纳米管薄膜晶体管，在多种基板上实现高性能柔性器件，展示了无洁净室亚微米电子制造的新途径。
2024-06-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Role of Single Defects in Electronic Transport through Carbon Nanotube Field-Effect Transistors
利用扫描栅显微镜（SGM）和扫描阻抗显微镜（SIM）研究了单壁碳纳米管场效应晶体管（CNFET）中缺陷对电子输运的影响。SGM揭示了沿CNFET长度的离散缺陷处的局部场效应。单个缺陷的耗尽表面电位从作为尖端偏置电压的函数的缺陷的SGM成像半径被量化。这提供了一个测量的费米能级的缺陷与零尖端电压，这是小到20毫电子伏的最强的缺陷。通过SIM探测了缺陷对输运的影响，作为背栅和尖栅电压的函数。当背栅电压被设置为使CNFET“导通”（导电）时，SIM显示出沿其长度的均匀电位降，与扩散输运一致。相比之下，当CNFET“关断”时，在耗尽缺陷的位置处产生潜在的台阶。最后，第二组弱缺陷的高分辨率成像是在一个新的“尖端选通”SIM模式。
2002-09-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Band filling and cross quantum capacitance in ion gated semiconducting transition metal dichalcogenide monolayers
基于半导体过渡金属二硫属化物（TMD）的离子液体门控场效应晶体管（FET）被用于研究丰富多样的极其有趣的物理现象，但是载流子如何在这些系统中积累的重要方面尚不清楚。我们解决这些问题通过一个系统的实验研究的运输在单层的MoSe $_2$和WSe $_2$作为磁场和栅极电压的函数，探索范围从约10 $^{14}$ cm $^{-2}$空穴的价带中的4 × 10 $^{14}$ cm $^{-2}$电子的导带中的载流子的累积密度。我们确定的条件时，化学势进入不同的谷在单层能带结构（K和Q谷的导带和两个自旋分裂的K谷的价带），并发现一个独立的电子图片描述的占领状态。然而，出乎意料的是，当多个谷被占据时，实验显示出器件电容的非常大的变化，这与这些系统的通常预期的量子电容贡献完全不相容，$\textit{C}$ $_Q$ = $\textit{e}^2$ /（d $μ$ /d $\textit{n}$）。这种意想不到的行为归因于交叉量子电容的存在，交叉量子电容源于一个板上的电荷产生的电场与另一个板上的电荷的屏蔽。因此，我们的研究结果揭示了物理系统电容的重要贡献，而这一点到目前为止几乎完全被忽视。（由于篇幅限制，摘要较短-全文见手稿）
2019-12-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
