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
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
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
Dielectrophoresis-Enhanced Graphene Field-Effect Transistors for Nano-Analyte Sensing
University of Minnesota（明尼苏达大学）
本研究提出利用石墨烯场效应晶体管实现纳米颗粒和生物分子的高效电传感，通过工程化纳米位点提升捕获效率并实现快速检测。
2024-12-16 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Delay Analysis of Graphene Field-Effect Transistors
在这封信中，我们分析了石墨烯场效应晶体管（GFET）中的载流子传输延迟。GFET在蓝宝石衬底上以晶片级制造。对于栅长为210 nm的器件，去嵌入前后的电流增益截止频率fT分别为18 GHz和22 GHz。从栅极电容Cgs和Cgd的缩放行为中提取内部电容（Cgs，i，Cgd，i）和外部电容（Cgs，ex和Cgd，ex）允许获得本征延迟（τ_int）、非本征延迟（τ_ext）和寄生延迟（τ_par）。此外，本征延迟的提取提供了一种新的方法来直接估计从实验数据的载波速度，而总延迟的分解成本征，非本征和寄生组件可以提供有价值的信息，优化RF GFET结构。
2011-12-20 cond-mat.mes-hall
Detangling Extrinsic and Intrinsic Hysteresis for Detecting Dynamic Switch of Electric Dipoles using Graphene Field-Effect Transistors on Ferroelectric Gates
在Pb0.92La0.08Zr0.52Ti0.48 O3栅极GFET/PLZT上的石墨烯场效应晶体管上观察到源极-漏极电流对背栅电压ID-VBG特性从非本征极性分子主导滞后到由铁电薄膜固有的缺氧表面层诱导的反滞后的转变。在真空退火过程中开发的栅极，以系统地去除吸附在GFET沟道表面上的极性分子。这允许GFET/PLZT栅极器件上的非本征和本征磁滞的解缠，以及使用GFET的电偶极子的动态开关的检测，利用它们在铁电栅极上的高选通效率。电荷捕获和钉扎机制的模型，提出了成功地解释过渡。分别响应于正极性、负极性以及交替极性的脉冲VBG串，源极-漏极电流ID变化是瞬时的，其中响应幅度遵循由DC VBG测量的ID-VBG回路，考虑到当栅极电场超过PLZT的矫顽场时给定VBG脉冲之后的剩余极化。在室温下的检测灵敏度约为212偶极/μ m ~ 2，表明GFET/铁电栅器件为电偶极动态开关的非制冷检测提供了一种有前途的高灵敏度方案。
2015-05-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Variability and Reliability of Graphene Field-Effect Transistors with CaF2 Insulators
本研究首次在GFETs中采用2nm厚外延CaF2作为栅极绝缘层，发现其迟滞和偏压温度不稳定性与SiO2和Al2O3器件相当，在约1nm EOT下实现低于0.01V的小迟滞，证明CaF2是高稳定性GFETs的理想绝缘材料。
2023-09-20 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Ballistic injection terahertz plasma instability in graphene n+-i-n-n+ field-effect transistors and lateral diodes
我们分析了石墨烯n+-i-n-n+场效应晶体管（GFET）和横向二极管（GLD）的操作与弹道电子注入到n区。注入的弹道电子的动量转移可能导致n区准平衡电子的有效库仑阻力以及GFET和GLD中的等离子体不稳定性。这种不稳定性使得太赫兹辐射的产生成为可能。所获得的结果可以用于优化的结构考虑不同的设备，特别是太赫兹发射器。
2021-10-20 cond-mat.mes-hall
Short channel effects in graphene-based field effect transistors targeting radio-frequency applications
石墨烯场效应晶体管（GFET）中的沟道长度缩放是在刚性和柔性衬底两者的射频电子器件中追求更高性能的关键。虽然二维（2D）材料比块体材料提供了更好的抗短沟道效应（SCE）的能力，但它们可以在缩放的GFET中占主导地位。在这项工作中，我们已经开发了一个模型，计算电子和空穴传输沿石墨烯通道的漂移扩散的基础上，同时考虑二维静电。我们的模型得到的二维泊松方程耦合到电流连续性方程的自洽的解决方案，后者嵌入一个适当的模型漂移速度饱和。我们研究了静电和速度饱和在短沟道长度L的GFET中所起的作用。严重的缩放导致GFET输出电导的高度退化。非本征截止频率遵循1/L^n比例趋势，其中指数n满足n < 2。n = 2的情况对应于具有低源极/漏极串联电阻的长沟道GFET，即，沟道电阻控制漏极电流的器件。对于高串联电阻，n降低到n= 1，并且由于SCE，其降低到n < 1的值，特别是在高漏极偏置下。该模型预测高的最大振荡频率高于1太赫兹的沟道长度低于100纳米，但是，为了获得这些频率，它是非常重要的，以尽量减少栅极串联电阻。该模型显示出非常好的协议与实验电流-电压曲线从短沟道GFET，也再现负微分电阻，这是由于扩散电流的减少。
2016-06-23 cond-mat.mes-hall
Wafer-scale graphene field-effect transistor biosensor arrays with monolithic CMOS readout
VTT Technical Research Centre of Finland Ltd（芬兰技术研究中心有限公司）；Graphenea Semiconductor SLU（格拉菲尼亚半导体有限责任公司）
本研究开发了晶圆级CMOS集成GFET生物传感器阵列，实现高产率和均匀性，用于多路多分析物检测，提升生物传感的统计性和定量能力。
2023-05-15 cond-mat.mes-hall
An extended low-frequency noise compact model for single-layer graphene FETs including correlated mobility fluctuations effect
本文提出了一种考虑相关载流子波动效应的单层石墨烯场效应晶体管低频噪声紧凑模型，并通过实验数据验证了其有效性。
2025-12-09 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Active Dual-Gated Graphene Transistors for Low-Noise, Drift-Stable, and Tunable Chemical Sensing
针对传统单栅石墨烯场效应晶体管传感器在液体环境中漂移大、噪声高、放大不足的问题，本文提出集成高k背栅与电解质顶栅的双栅架构搭配反馈偏置，最优模式实现20倍增益、15倍以上漂移降低及7倍信噪比提升，可用于多场景无标记分子检测。
2025-09-04 cond-mat.mes-hall cs.SY eess.SY
Geometrical magnetoresistance effect and mobility in graphene field-effect transistors
用于高频电子器件的石墨烯场效应晶体管（GFET）的进一步发展需要精确评估和研究特定器件中载流子的迁移率。在这里，我们证明了在GFET的迁移率可以直接使用几何磁阻（GMR）效应的特点和研究。该方法不受其他方法的限制，因为它不需要假设恒定的迁移率和栅极电容的知识。在宽范围的横向磁场中对几组GFET的研究表明，GMR效应在高达约0.55 T时占主导地位。在更高的磁场中，物理磁阻效应开始起作用。GMR方法的优点使我们能够解释测量的迁移率对栅极电压的依赖性，即，载流子浓度，并确定相应的散射机制。特别是，相当恒定的迁移率的范围与占主导地位的库仑散射。在较高的载流子浓度的流动性的降低与声子散射的贡献。分析表明，GMR迁移率通常比通过常用的漏极电阻模型发现的迁移率高2-3倍。后者低估了迁移率，因为它没有考虑界面电容。
2022-06-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.other physics.app-ph
Ultimate RF Performance Potential of Carbon Electronics
基于碳纳米管阵列场效应晶体管（AFFET）和二维石墨烯场效应晶体管（GFET）的碳电子器件最近在潜在的RF应用中引起了极大的关注。在这里，我们探索这两个独特的设备使用半经典的弹道输运模拟的最终RF性能潜力。结果表明，本征电流增益和功率增益的截止频率（fT和fMAX）以上的1太赫兹应该是可能的，在这两个AFFETs和GFET。因此，这两种器件都可以提供比传统半导体（如Si和III-V族）更高的截止频率。在AFPs的情况下，我们表明，他们的RF操作是不敏感的半导体管的直径变化和金属管的存在下，在通道中。观察到AFFET的最终fT和fMAX值高于GFET。与GFET相比，AFFET的最佳器件偏置条件需要更小的偏置电流，因此功耗更低。与GFET相比，在存在外部寄生效应的情况下，AFFET的高频性能退化也较低。
2011-05-05 cond-mat.mes-hall
TCAD model for TeraFET detectors operating in a large dynamic range
我们提出了AlGaAs/InGaAs和AlGaN/GAN和硅TeraFET，等离子体场效应晶体管（FET）的技术计算机辅助设计（TCAD）模型，用于在宽动态范围内验证的太赫兹（THz）检测。模拟结果与AlGaAs/InGaAs异质结FET（HFET）的实验数据吻合良好，并在动态范围的低端，与TeraFET探测器的分析理论。该模型结合了在实验中观察到的太赫兹辐射的高强度的响应饱和效应，并揭示了与不同的机制，为不同的材料系统的响应饱和的物理。这些机制包括栅漏、速度饱和和雪崩效应。
2019-08-13 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Hysteresis-Free Nanosecond Pulsed Electrical Characterization of Top-Gated Graphene Transistors
我们测量顶栅石墨烯场效应晶体管（GFET）与纳秒范围的脉冲栅极和漏极电压。由于高k电介质或石墨烯的缺陷，漏极电流在~10 μ s的时间尺度上降低~10%，与电荷捕获机制一致。脉冲操作导致无寄生电流的I-V特性，这是研究与短脉冲为75 ns和150 ns的漏极和栅极，分别。脉冲操作使得能够可靠地提取GFET的固有介电常数和迁移率值独立于扫描方向，这比从简单的DC表征获得的值高出两个因子。我们还观察到漏偏置引起的电荷捕获效应在横向场大于0.1 V/um。此外，使用建模和电容-电压测量，我们提取的电荷陷阱密度高达10^12 1/cm^2的顶栅电介质（这里是氧化铝）。我们的研究说明了具有高k值的顶栅GFET的重要时间和场依赖性缺陷，这对于该技术的未来发展必须仔细考虑
2014-03-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Hysteretic phenomena in GFET: general theory and experiment
我们提出了一个通用的理论分析描述的通用滞后现象的石墨烯场效应晶体管（GFET）允许存在的外部偶极子的石墨烯自由表面和局域态的石墨烯表面界面。我们证明了吸收的偶极分子（例如解离的或高度极化的水分子）可以导致载流子浓度的滞后形式作为栅极电压的函数，以及不同类型的衬底上的GFET中石墨烯电导率的相应依赖性，包括最常见的SiO2和铁电体。结果表明，对于SiO2衬底上的GFET，以及对于铁电衬底上的GFET，当外加电场E小于临界值EC时，随着栅电压扫描速率的增加，迟滞完全消失。对于E>Ec，发生从滞后到反滞后的交叉。这些结果与已有的实验数据在定量上吻合得很好。该模型考虑了界面态对石墨烯沟道载流子的俘获作用，较好地描述了PZT衬底上GFET的反滞后特性。所得到的结果澄清GFET操作的基本原理，以及可以直接应用于描述先进的非易失性超快存储器件的基本特性，使用GFET的通用衬底上。
2016-08-03 cond-mat.mes-hall
Influence of Metal-Graphene Contact on the Operation and Scalability of Graphene Field-Effect-Transistors
我们探索金属接触的操作和可扩展性的2D石墨烯场效应晶体管（GFET）的影响，使用详细的数值器件模拟的基础上的非平衡格林函数形式主义自洽解决的泊松方程在弹道极限。我们对金属-石墨烯（M-G）接触的处理捕获：（1）由于石墨烯接触中费米能级的移动而引起的掺杂效应，（2）由于金属诱导态（MIS）而引起的石墨烯接触内部的态密度（DOS）加宽效应。我们的研究结果证实了由于金属接触的掺杂效应，在GFET的非对称传输特性。此外，在较高的M-G耦合强度下，接触DOS加宽效应增加了导通电流，而对关断状态下的最小电流（Imin）的影响取决于源极到漏极偏置电压和石墨烯与接触金属之间的功函数差。有趣的是，随着沟道长度的缩放，即使在大的M-G耦合强度下，沟道内的MIS对Imin也具有微弱的影响，而直接源极到漏极（S -> D）隧穿具有更强的影响。因此，具有足够栅极控制的GFET的沟道长度可缩放性将主要受到直接S -> D隧穿的限制，而不是受到MIS的限制。
2011-06-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
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
RF Performance Projections of Graphene FETs vs. Silicon MOSFETs
石墨烯场效应晶体管（GFET）模型与提取的设备参数校准和商业65 nm硅MOSFET模型进行比较，其射频行为。尽管GFET的迁移率更高，但在速度方面仍略落后于CMOS。这是违反直觉的，但可以解释为一个强非线性的电压依赖性栅极电容的效果。GFET仅在VDS和IDS的窄范围内实现其最大性能，这在电路设计中必须仔细考虑。对于我们的参数集，GFET至少需要μ = 3000 cm 2 V-1 s-1才能实现与65 nm硅MOSFET相同的性能。
2012-09-04 cond-mat.mes-hall
High-frequency performance of graphene field effect transistors with saturating IV-characteristics
研究了采用氮化硼栅介质的石墨烯场效应晶体管（GFET）的高频性能。器件显示饱和IV特性和fmax值高达34 GHz，在600 nm的通道长度。fT和fmax的偏置依赖性和双极性通道对双极性和输出电阻的影响也进行了研究。
2011-12-13 cond-mat.mes-hall
An extraction method for mobility degradation and contact resistance of graphene transistors
本征迁移率退化系数，接触电阻和石墨烯场效应晶体管（GFETs）的介电常数参数提取不同的技术，通过考虑一种新的传输模型，包括迁移率退化的影响内的电荷沟道控制描述。通过考虑基于迁移率退化的模型，通过将公知的Y函数的概念应用于\textit{I-V}器件特性，能够实现之前未提供的直接提取方法。该方法的工作原理与栅极器件架构无关。通过使用提取的参数与底层的输运方程实现了对所制造的器件的实验数据的准确描述。还提供了由这里提取的参数实现的沟道电阻的评估。
2022-06-01 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Frequency as a Clock: Synchronization and Intrinsic Recovery in Graphene Transistor Dynamics
Brazilian Nanotechnology National Laboratory (LNNano), Brazilian Center for Research in Energy and Materials (CNPEM)（巴西国家纳米技术实验室，巴西能源与材料研究中心）；“Gleb Wataghin” Institute of Physics, State University of Campinas（圣保罗州立大学格列布·瓦塔金物理研究所）；Research Center for Electronic and Optical Materials, National Institute for Materials Science（日本国立材料研究所电子与光学材料研究中心）；Research Center for Materials Nanoarchitectonics, National Institute for Materials Science（日本国立材料研究所材料纳米架构研究中心）
本文提出统一动力学模型，通过载流子注入与再吸收竞争揭示GFET迟滞的频率无关弛豫与频率锁定双区域，解释非易失效应并预测回线演变，指导石墨烯电子设计。
2025-10-08 cond-mat.mes-hall
Radio frequency performance projection and stability trade-off of h-BN encapsulated graphene field-effect transistors
六方氮化硼（h-BN）封装显著改善了石墨烯中的载流子传输。这项工作研究了在石墨烯场效应晶体管（GFET）的射频（RF）性能方面实施封装技术的好处。为此，我们设计了一个漂移扩散自洽模拟器来模拟GFET的电学特性。迁移率和饱和速度的信息是通过考虑相关的散射机制，影响载流子输运的系综蒙特卡罗模拟器。射频品质因数是使用一个精确的小信号模型，包括非互易电容模拟。结果表明，截止频率可以按比例上升到由渡越时间的倒数给出的物理极限。预计在几个THz的量级上的预计最大振荡频率将超过由基于InP和Si的RF晶体管所展示的值。现有的权衡之间的功率增益和稳定性和栅极电阻所发挥的作用进行了研究。高功率增益和稳定性是可行的，即使该设备是远离电流饱和操作。最后，讨论了器件单边化的好处和利用负微分电阻区获得负阻增益的方法。
2019-03-27 cond-mat.mes-hall
Physics-Based Compact Modeling for the Drain Current Variability in Single-Layer Graphene FETs
本文首次提出基于物理的紧凑模型，通过载流子数量与库仑散射迁移率波动解释单层石墨烯场效应晶体管的漏极电流变异性，并在不同尺寸溶液栅控器件上完成实验验证。
2025-06-04 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph
Imaging, simulation, and electrostatic control of power dissipation in graphene devices
我们使用红外热显微镜直接成像功能的单层和双层石墨烯场效应晶体管（GFET）中的热点形成。与电热输运模型相关提供了对载流子分布、场和GFET功耗的深入了解。热点对应于沿着GFET的最小电荷密度的位置;通过改变所施加的偏压，这可以在电极之间移位或在双极传输中保持在沟道的中间。有趣的是，热点形状具有单层石墨烯与双层石墨烯中的态密度的印记。更广泛地说，我们发现，热成像结合自洽模拟提供了一种非侵入性的方法，更深入地研究纳米器件中的传输和能量耗散。
2010-06-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electrolyte gate dependent high-frequency measurement of graphene field-effect transistor for sensing applications
我们在2.4 GHz下对电解质门控石墨烯场效应晶体管（GFET）进行了射频（RF）反射测量，利用可调谐的阻抗匹配匹配电路。我们证明了石墨烯的栅极电压依赖的RF电阻率可以推导出，即使在电解质的存在下，这是在与石墨烯层直接接触。的RF电阻率被发现是一致的，其DC对应在全栅电压范围内。此外，为了获得高频传感应用的潜力，我们展示了纳秒级时间分辨率的时间依赖性门控。
2014-01-02 cond-mat.mes-hall
A Dynamically Configurable Silicon Nanowire Field Effect Transistor based on Electrically Doped Source/Drain
在本文中，我们提出了一种可配置的场效应晶体管（FET），其中不仅极性（n型和p型），而且FET的导电机制也可以动态配置。因此，我们可以拥有两种类型的器件，高性能MOSFET和低功耗TFET，用于计算和功耗高效的片上系统（SoC）产品。校准后的3D-TCAD仿真结果验证了可配置FET的特性和功能，并与静态常规MOSFET（或TFET）显示出良好的一致性。
2014-12-16 cond-mat.mes-hall
Imaging graphene field-effect transistors on diamond using nitrogen-vacancy microscopy
已经提出了基于金刚石中的氮空位（NV）传感器的集合体的成像技术应用于微电子器件，但是NV感测与操作门控器件的兼容性仍然在很大程度上未被探索。在这里，我们直接在金刚石表面上制造石墨烯场效应晶体管（GFET），并通过NV显微镜对其进行观察。门控石墨烯内的电流密度是根据NV磁力测量法在主要是p型和n型掺杂下重建的，但发现确切的掺杂水平受到测量的影响。此外，我们观察到一个令人惊讶的大调制的电场在金刚石表面下施加的栅极电位，看到在NV光致发光和NV电测量，表明氧化物-石墨烯-金刚石结构的复杂的静电响应。可能的解决方案，以减轻这些影响进行了讨论。
2019-05-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Graphene field-effect transistors with gigahertz-frequency power gain on flexible substrates
在射频（RF）下工作的柔性电子产品的开发需要将优异的电子性能和承受高水平应变的能力相结合的材料。在这项工作中，我们制造石墨烯场效应晶体管（GFET）的柔性衬底上的石墨烯生长的化学气相沉积（CVD）。我们的器件具有单位电流增益频率fT和单位功率增益频率fmax，分别高达10.7和3.7 GHz，应变限值为1.75%。这些器件代表了唯一报道的在应变水平高于0.5%时实现千兆赫兹频率功率增益的技术。因此，它们证明了CVD石墨烯的潜力，可以实现广泛的灵活电子技术，这些技术需要高灵活性和RF操作。
2013-02-06 cond-mat.mes-hall
Graphene-Quantum Dot Hybrid Photodetectors from 200 mm Wafer Scale Processing
本文展示了200 mm晶圆级工艺平台用于大规模生产GFET-QD混合光电探测器，实现96%高良率、宽光谱高响应度及CMOS集成，验证了红外光电探测器批量制造与成像应用的潜力。
2023-03-01 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Straightforward Bias and Frequency Dependent Small-Signal Model Extraction for Single-Layer Graphene FETs
我们提出了一个明确的小信号石墨烯场效应晶体管（GFET）的参数提取过程的基础上，基于电荷的准静态模型。小信号参数对栅极电压和频率的依赖性通过300 nm器件的高频（高达18 GHz）晶圆测量精确验证。这些参数的研究同时进行，与其他作品只专注于少数。有效的程序已被应用到GFET的第一次，以消除接触和栅极电阻的Y参数。这些方法的使用产生直接的方程提取的小信号模型参数，这是非常有用的射频电路设计。此外，我们第一次显示实验验证与栅极电压和频率的固有GFET非互易电容模型。精确的模型也提出了门电压依赖的测量单位增益和最大振荡频率，以及电流和功率增益。
2023-02-09 cond-mat.mes-hall
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
Antenna enhanced graphene THz emitter and detector
最近对石墨烯的密集的电学和光学研究将该材料推向了光电研究的前沿。特别令人感兴趣的是几个太赫兹（THz）频率范围，其中高效光源和高灵敏度探测器的制造非常具有挑战性。在这里，我们提出了太赫兹源和探测器与石墨烯场效应晶体管（GFET）增强的双贴片天线和片上硅透镜。我们报告了石墨烯1-3 THz辐射的首次实验观察，以及在~2 THz工作的GFET热电探测器中四个数量级的性能改进。发射功率的定量分析及其不寻常的电荷密度依赖性表明显着的非热贡献的GFET。具有不同照明几何形状的偏振分辨检测测量允许对有助于整体检测器性能的各种因素进行详细和定量分析。我们的实验结果代表了实际有用的石墨烯太赫兹器件的重大进展。
2015-04-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Bias-dependent intrinsic RF thermal noise modeling and characterization of single layer graphene FETs
本文通过实验观察和紧凑建模，深入研究了单层石墨烯场效应晶体管（GFET）本征沟道热噪声的偏置依赖性。研究结果表明，随着漏电流的增加，而在很高的载流子密度制度的饱和趋势观察到的特定噪声的增加。此外，在较高的电场下，短沟道效应如速度饱和也会导致噪声的增加。这项工作的主要目标是提出一个基于物理的紧凑模型，占和准确地预测上述实验观察短沟道GFET。与之前采用的基于长沟道MOSFET的模型来描述石墨烯器件中的热噪声而不考虑石墨烯的简并性质相反，在这项工作中，提出了一种用于短沟道GFET的模型，该模型包含2D材料的物理基础并包括偏置依赖性。实现的模型进行了验证，从两个短沟道器件在准静态操作区域的去嵌入高频数据。该模型精确地描述了一个广泛的低到高的漏电流值的实验数据，而不需要任何拟合参数。此外，石墨烯的简并性质的考虑揭示了与非简并情况相比噪声的显著降低，并且模型准确地捕获了这种行为。这项工作也可以从电路设计师方面最重要的意义，因为噪声过剩因子，一个非常重要的品质因数RF电路的实现，是第一次在石墨烯晶体管的定义和特点。
2021-06-16 cond-mat.mes-hall
A Comprehensive Study of Charge-Carrier Mobility in Double Lateral-Gate Silicon Junctionless Transistors
Laye Rooyan Part, Isfahan Science and Technology Town（拉耶鲁扬部分，伊斯法罕科技城）；Department of Physics, Isfahan University of Technology（伊斯法罕理工大学物理系）；Institute of Microengineering and Nanoelectronics, Universiti Kebangsaan Malaysia（马来西亚国立大学微工程与纳米电子研究所）；Department of Electrical and Computer Engineering, University of Texas at Dallas（德克萨斯大学达拉斯分校电气与计算机工程系）
该研究结合TCAD Sentaurus模拟与实验，分析气隙侧栅极双侧栅极硅无结晶体管的电荷载流子迁移率，揭示其低杂质散射等优势，为器件电荷转移提供全面认识。
2026-08-25 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
A comparison of a commercial hydrodynamics TCAD solver and Fermi kinetics transport convergence for GaN HEMTs
GAN HEMT的各种模拟用于研究两种不同能量传输模型的行为：费米动力学传输模型和流体动力学传输模型，因为它是在Synopsys的器件模拟器Sentaurus中实现的。详细描述了各个求解器的电子输运和热流方程。在电子通量的描述和离散化方法的差异突出。接下来，使用相同的网格、边界条件和材料参数将传输模型应用于相同的模拟器件结构。静态模拟表明，费米动力学的数值收敛始终是二次或更快，而流体动力学模型往往是次二次。大信号瞬态模拟的进一步比较表明，流体动力学模型产生某些异常的电子系综行为的晶体管结构内。这两个模型产生的电子动力学的根本不同，表明了它们不同的数值收敛特性的根本原因。
2022-08-06 cond-mat.mes-hall
Graphene on Silicon Hybrid Field-Effect Transistors
本研究提出了一种独特的硅基石墨烯异质结构溶液栅极场效应晶体管，通过电学表征和基于物理的紧凑模型，揭示了石墨烯作为硅沟道屏蔽层导致电势分布不均并影响亚阈值摆幅的混合输运机制。
2022-04-20 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
A Comprehensive Graphene FET Model for Circuit Design
在过去的几年中，石墨烯基场效应晶体管（GFET）表现出出色的RF性能;因此，它们引起了电子器件和电路界的极大关注。与此同时，预测GFET电特性的分析模型也在迅速发展。然而，这些模型的复杂程度只能在电路仿真器的帮助下进行处理。另一方面，模拟电路设计者需要简单的模型，使他们能够进行快速的手工计算，即，利用小信号混合π模型创建电路，计算优值，估计增益，零极点位置等。本文提出了一个全面的GFET模型，该模型足够简单，可用于电路设计期间的手工计算，同时它足够准确，可以捕获器件在感兴趣的工作区域中的电气特性。闭合解析表达式提供漏极电流ID，小信号增益gm，输出电阻ro，寄生Vgs和Cgd。此外，如本征电压增益AV，微波效率gm/ID，和渡越频率fT的品质因数。所提出的模型进行了比较，一个完整的分析模型，也可以在目前的文献测量数据。结果表明，该模型与完整的分析模型和实测数据吻合较好，可成功地应用于GFET模拟电路的设计。
2014-05-08 cond-mat.mes-hall
Sensitivity Analysis of a Graphene Field-Effect Transistors by means of Design of Experiments
石墨烯由于其独特的电子结构有利于高载流子迁移率，被认为是后硅电子时代用于高速电子器件的有前途的材料。出于这个原因，石墨烯基场效应晶体管（GFET）的实验研究在过去几年中迅速增加。然而，尽管在这些装置的优化方面不断取得进展，但仍有许多关键问题有待解决，例如它们的再现性和性能均匀性，以及制造工艺或操作条件引起的可能变化。在目前的工作中，变化的ID-VDS特性的石墨烯场效应晶体管，所造成的公差为10%的有源沟道（即其长度和宽度）和顶部氧化层厚度的数值研究，以评估这种设备的可靠性。实验设计（DoE）的目的是通过确定最有影响力的因素对器件的电气性能，使制造工艺可以适当地优化。
2020-09-16 cond-mat.mes-hall
Effect of electron-beam irradiation on graphene field effect devices
电子束曝光是用于制造和成像石墨烯基器件的常用工具。在这里，我们提出了一个电子束照射的石墨烯的电子输运性质和石墨烯场效应晶体管（GFET）的操作的影响的研究。暴露于30 keV的电子束引起GFET的电荷中性点（CNP）的负位移，解释为由于高能电子束与衬底的相互作用导致石墨烯中的n掺杂。对于悬浮的石墨烯器件，CNP的位移大大减少。电子束也降低了载流子迁移率和最小电导率，表明石墨烯中产生了缺陷。这些发现对于理解辐射损伤对石墨烯的影响以及开发抗辐射石墨烯电子产品具有重要价值。
2010-08-26 cond-mat.mes-hall
Graphene Heterostructure-Based Non-Volatile Memory Devices with Top Floating Gate Programming
本文提出一种基于双栅石墨烯场效应晶体管的非易失性存储平台，利用顶部浮栅实现高效可逆编程，具有宽存储窗口、超9800次循环耐久性及按需擦除功能，适用于二维闪存和低温电子学。
2025-07-10 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
A Graphene Field-Effect Transistor Based Analogue Phase Shifter for High-Frequency Applications
我们提出了一种基于石墨烯的移相器的射频（RF）相控阵应用。所设计的相移系统的核心由共源极放大器配置中使用的石墨烯场效应晶体管（GFET）组成。通过利用石墨烯的量子电容及其对终端晶体管偏置的依赖性来控制RF信号的相位。特别是，通过独立地调谐所施加的栅极到源极和漏极到源极偏置，我们观察到，在超高频带中，信号的相位可以在2.5 dB的恒定增益下变化近200度。另外，如果仅栅极偏置被用作控制信号，并且漏极根据前者被线性偏置（即，在完全模拟操作中），仅使用一个晶体管就可以实现85度的相移，并且保持0dB的增益，最大变化为1.3dB。后一种设计可以通过应用平衡的分支线配置来改进，该配置显示出与其他最先进的移相器相比具有竞争力。这项工作为石墨烯技术的开发铺平了道路，成为高频工作的有源模拟移相器的核心。
2021-03-15 cond-mat.mes-hall
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
Device/circuit simulations of silicon spin qubits based on a gate-all-around transistor
Teikyo University（帝京大学）；RIKEN（理化学研究所）
研究通过器件和电路模拟，探讨基于门全包围晶体管的自旋量子比特读出过程，分析不同自旋配置对电荷分布及GAA晶体管静电效应的影响，验证CMOS电路能否有效放大量子比特信号。
2025-12-09 cond-mat.mes-hall quant-ph
Characterization of intra device mutual thermal coupling in multi finger SiGe:C HBTs
本文研究了STMicroelectronics公司采用Si/SiGe：C HBT工艺制造的fT和fmax分别为~ 300 GHz和~ 400 GHz的沟槽隔离多发射极双极晶体管的互耦。使用三维（3D）热TCAD模拟提取热耦合参数。所获得的参数被实现在一个分布式晶体管模型，考虑自加热以及发射极指之间的热耦合。在内部设计的测试结构上进行的电路模拟和直流测量之间实现了非常好的协议。
2013-04-05 cond-mat.mes-hall physics.ins-det
Graphene-based autonomous pyroelectric system for near-field energy conversion
在热固体附近，在小于热波长的距离处，由于倏逝场的存在，存在强电磁能量密度。在这里，我们探讨了使用石墨烯基热释电转换器件来收获这种能量的可能性，该器件由沉积在源极和冷阱上的两个石墨烯场效应晶体管（GFET）之间的有源层封装而成。通过调节施加到这些晶体管的栅极的偏置电压，可以在kHz频率下控制有源层的热状态和自发极化。我们证明，这些转换系统所产生的功率密度可以达到1300 W/m^2使用热释电埃里克森循环，一个值，超过了目前的生产能力的近场热光伏转换设备的五个数量级以上的低品位热源（T<500 K）和小的温差（DT~100 K）。
2021-04-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Impact of Device Resistances in the Performance of Graphene-based Terahertz Photodetectors
本研究针对器件内部电阻影响石墨烯基太赫兹光电探测器性能的问题，通过双栅结构调控电阻并结合串联电阻模型验证，为提升高迁移率石墨烯光电探测器性能提供了依据。
2024-12-10 cond-mat.mes-hall physics.ins-det
Graphene FET Process and Analysis Optimization in 200 mm Pilot Line Environment
VTT Technical Research Centre of Finland Ltd（芬兰技术研究中心）；Graphenea S.A.（格拉菲尼亚有限公司）；ASM International（ASM国际）
本研究优化了200毫米晶圆上石墨烯场效应晶体管的制程与分析，实现了高良率和低滞后特性，为2D材料器件工业化应用提供关键支持。
2026-02-19 cond-mat.mes-hall
Gate Voltage-Controlled Magnetic Anisotropy Effect on Pt-Porphyrin functionalized single-layer graphene
本研究通过Pt-卟啉对单层石墨烯进行非共价功能化，在SLG/NiFe界面实现了大的电压控制磁各向异性和增强的自旋轨道耦合，获得了375.6 fJ/(V·m)的VCMA系数及提升一个数量级的自旋力矩效率，为低功耗自旋电子器件提供了新平台。
2025-07-12 cond-mat.mes-hall
