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利用伯纳尔堆叠双层石墨烯改善电阻混频器的变频损耗
摘要： 在本信中，我们展示了用于栅极泵浦电阻混频器的双栅极伯纳尔堆叠双层石墨烯场效应晶体管（FET）。结果表明，当器件的开关比增大时，转换损耗得到改善。在2 GHz频率下，160 nm器件在石墨烯电阻混频器中实现了12.7 dB的创纪录转换损耗。此外，通过调节双栅极电压来改变电位移场，实现了超过10 dB的转换损耗变化。最后，这类石墨烯混频器的高温特性表现出优异的热稳定性，在300至380 K温度范围内转换损耗仅下降2 dB。该结果表明，伯纳尔堆叠双层石墨烯混频器在低损耗、高温射频电路应用中具有良好前景。
关键词： 转换损耗、高温、双层石墨烯、电阻混频器、场效应晶体管
更新于2025-09-23 15:22:29
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纳米技术的化学气相沉积 || 石墨烯常压化学气相沉积
摘要： 近年来，石墨烯因其卓越的导电性、机械强度和热稳定性等特性备受关注。在各种石墨烯制备方法中，常压化学气相沉积（APCVD）因其极低的扩散系数成为最佳合成方法之一，这也是石墨烯基器件制备的关键步骤。用于薄膜生产的高温APCVD工艺在固态电子器件等诸多技术领域日益受到重视，特别是能为硅双极型和金属氧化物半导体（MOS）晶体管提供高质量外延半导体薄膜?；谑┑钠骷谌嵝缘缱?、光电子和能量收集等领域展现出巨大应用潜力。本章将重点介绍基于APCVD的石墨烯合成最新进展及其相关应用。
关键词： 大规模、常压化学气相沉积（APCVD）、石墨烯、双层石墨烯（BLG）、单层石墨烯（SLG）、常压
更新于2025-09-23 15:22:29
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单层和双层石墨烯/h-BN莫尔超晶格中能隙的精确测定
摘要： 高迁移率的单层和少层石墨烯片在许多方面作为纳米电子电路载体颇具吸引力，但缺乏对场效应晶体管运行至关重要的能隙。在石墨烯体系中制造能隙的方法之一是通过使石墨烯与六方氮化硼（h-BN）衬底晶格对齐来形成长周期莫尔图案。在此，我们利用具有薄h-BN势垒的平面隧道器件，直接且精确地测量了单层和双层石墨烯-h-BN超晶格结构在电荷中性点（第一狄拉克点）及整数莫尔能带占据态（第二狄拉克点，SDP）处的能隙随外电场、磁场及界面扭转角变化的隧穿谱。对于单层石墨烯，我们发现与先前研究一致，在中性和空穴掺杂的SDP处形成能隙，但在电子掺杂的SDP处未形成能隙。通过将朗道扇形图案外推至零磁场，可精确测定主能隙和次能隙——对于近完美对齐的器件，其值可达≈17毫电子伏特。对于双层石墨烯，我们发现能隙仅出现在电荷中性点，且可通过外电场进行调控。
关键词： 石墨烯-h-BN莫尔超晶格、朗道能级隧穿谱学、双层石墨烯-h-BN超结构、高精度测量、石墨烯能隙
更新于2025-09-23 15:21:21
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锥形双层石墨烯异质结构中的太赫兹等离子体波局域化与速度调控
摘要： 采用双层石墨烯的锥形异质结构（锥体）中太赫兹等离子体波（等离激元）的局域化与速度控制进行了数值研究。我们运用一个简洁而严谨的理论模型，计算出沿锥形结构分布的等离激元局域化长度及能量速度值。研究表明：等离激元从锥顶向外传播时会逐渐减速，且减速过程伴随着等离激元波局域化的增强。当等离激元沿结构从锥顶向外移动时，其能量速度及局域化长度可比锥顶附近的数值降低近一个数量级。
关键词： 等离子体局域化、太赫兹等离子体波、锥形异质结构、速度控制、双层石墨烯
更新于2025-09-23 15:21:01
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方形散射阵列势中双层石墨烯的霍夫斯塔特型能谱受位点不对称性与谷间混合的影响
摘要： 在垂直于单层石墨烯的磁场中，二维周期性散射阵列的存在不仅能混合同一谷的朗道能级从而呈现分裂的电子-空穴霍夫斯塔特型能谱，还能耦合双层石墨烯中不同谷的两组朗道子带。本文采用布洛赫波展开方法和包含层间耦合及垂直电场导致的非对称在位能的投影2×2有效哈密顿量，发现并深入研究了这种具有强散射强度的谷间混合效应。对于双层石墨烯，我们发现了两个重要特征：散射阵列存在时的谷间散射混合与干涉现象，以及垂直电场诱导的在位能非对称性——由于布洛赫波展开系数对电场的依赖性，该效应会严重畸变甚至完全破坏霍夫斯塔特型能带结构。
关键词： 双层石墨烯、谷间混合、霍夫斯塔特谱、位点不对称性、散射阵列势
更新于2025-09-23 01:32:11
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双层石墨烯中的栅控谷极化器
摘要： 双层石墨烯中两个反向栅控区域间贝里曲率的符号反转，可产生具有相反谷指标的反向传播一维通道?？悸亲孕妥泳Ц窦虿⑿院?，每个方向存在四个量子化传导通道。先前关于栅控谷极化器的研究仅在施加外磁场时才能获得良好对比度，但随着磁场增强，双层石墨烯未栅控区域将进入量子霍尔态，限制了谷极化电子的应用。本研究通过优化器件几何结构与堆叠方式，实现了栅控谷极化器性能的提升。电学测量显示谷极化态与带隙态之间的电导率差异可达两个数量级，谷极化态电导率接近4e2/h，并在后续谷分析仪构型中产生对比度。这些成果为零磁场下谷极化电子的进一步实验奠定了基础。
关键词： 谷极化器、量子化传导通道、栅极控制、贝里曲率、双层石墨烯
更新于2025-09-19 17:13:59
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在双层石墨烯范德瓦尔斯自旋阀中实现可调谐非局域谷纠缠库珀对分裂器
摘要： 我们研究了基于交叉安德烈夫反射的库珀对分裂现象，该系统由二维窄带超导体与两个引线耦合构成——这两个引线是通过在两层反平行绝缘铁磁层之间插入双层石墨烯（BLG）形成的范德瓦尔斯（vdW）自旋阀。在这个采用边缘接触结构的n型vdW自旋阀/超导体/p型vdW自旋阀结中（基于BLG材料），当通过vdW自旋阀区域的顶栅和底栅电压独立调控BLG的费米能级与层间电场时，我们首次证明完美库珀对分裂产生的两个电子能够保持非局域谷纠缠态。该效应可解释为：当同时考虑两层反平行绝缘铁磁层和层间电场时，BLG在狄拉克点附近会呈现自旋劈裂但谷简并的带隙。因此，我们的装置能使BCS理论中的库珀对自然成为谷纠缠源。我们进一步预测交叉电导会随超导体掺杂浓度、结区长度及偏压产生大幅振荡。该研究成果可为实现谷纠缠态的快速非局域调控提供新途径。
关键词： 谷纠缠、交叉安德烈夫反射、库珀对分裂、范德华自旋阀、双层石墨烯
更新于2025-09-19 17:13:59
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六方氮化硼封装的双层石墨烯中的界面态
摘要： 电子和空穴支路开始导通时的阈值电压可提供能隙值或带隙中界面态的信息。我们测量了由六方氮化硼封装的双层石墨烯的电导率随背栅和顶栅的变化情况（其中另一片双层石墨烯用作顶栅）。根据测得的电导率，在假设零界面陷阱态的前提下提取出输运能隙值，这些值与理论预期能隙值接近。通过微小差异还估算出带隙内单位能量界面态平均密度（Dit）。数据清晰表明：Dit并非恒定不变，而是随着双层石墨烯能隙增大而减小。尽管存在递减趋势，但有趣的是带隙内总界面态数量却随能隙增大呈线性增长——这是因为即使没有能隙时仍有约2×101? cm?2的界面态局域在能带边缘，而其他带隙态则均匀分布在带隙中。
关键词： 带隙、六方氮化硼、双层石墨烯、输运势垒、界面态
更新于2025-09-10 09:29:36
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AB双层石墨烯约瑟夫森结中的激子隧穿效应
摘要： 我们研究了AB堆叠双层石墨烯隧道结的构建。假设双层结构中的每层电子层在每种外栅压条件下均处于电荷平衡态和半填充状态。通过考虑结两侧的相互作用双层，并计入层内与层间库仑相互作用效应，我们计算了该结的正常隧道电流与激子隧道电流。由于双层石墨烯中激子配对效应与凝聚作用导致的电子能带重整化已被纳入考量，且对双层结构采用包含激子重整化的精确四带能量色散关系（未作任何低能近似）。针对不同栅压值及隧道结两侧不同层间相互作用参数值，分别计算了正常隧道电流与激子隧道电流。我们证实了该结中存在即使对于非相互作用双层石墨烯结仍能持续的激子约瑟夫森电流。在非相互作用情形下，激子凝聚体形成及其间隧穿的机制归因于层间跳跃作用。文中详细讨论了电荷中性点的作用。
关键词： 激子凝聚、激子配对、约瑟夫森结、双层石墨烯
更新于2025-09-10 09:29:36
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通过B-N对共掺杂调控双层石墨烯的带隙
摘要： 采用含范德华修正的密度泛函理论，系统研究了存在取代式硼和/或氮掺杂的双层石墨烯电子能带结构。研究表明：在双层石墨烯中引入硼-氮对可产生显著带隙，该带隙在室温热涨落下仍保持稳定，但基本不影响费米能级附近的电子能带结构；在硼和/或氮掺杂的双层石墨烯中引入硼-氮对同样几乎不改变能带色散关系。然而对于半导体体系（硼氮掺杂量相等的情况），硼-氮对的存在能有效调控带隙尺寸。
关键词： 密度泛函理论、范德华修正、带隙、B-N掺杂、双层石墨烯
更新于2025-09-04 15:30:14