无序对低维晶体管电阻定律的破坏
介观与纳米尺度物理
2026-01-06 v1 无序系统与神经网络
材料科学
摘要
欧姆定律为理解导体中的电荷传输提供了基本框架，奠定了现代CMOS技术持续进步所依赖的电气扩展概念。随着晶体管尺寸不断缩小，器件通道不可避免地进入低维 regime 以实现更高性能。因此，原子薄氧化物半导体、2D van der Waals 半导体和 1D 碳纳米管等低维材料成为延续摩尔定律的关键候选材料。本文揭示了由无序引起的电子局域化导致的三维导体与低维导体之间的根本性区别，从而引发欧姆定律和横向线性扩展的破坏。我们发展出一种定量模型，捕捉无序区域在低维晶体管中的作用这一独特特征。此外，无序引起的局域化框架在原子薄 In2O3 场效应晶体管中，能够解释在通道长度、温度、厚度和后烘烤条件变化下的实验观察。本工作为理解和优化低维晶体管中由无序驱动的电子传输建立了统一的物理图景。
关键词
引用
@article{arxiv.2601.01283,
title = {Breakdown of Ohm's Law by Disorders in Low-Dimensional Transistors},
author = {Chang Niu and Adam Charnas and Jian-Yu Lin and Linjia Long and Zehao Lin and Zhuocheng Zhang and Peide D. Ye},
journal= {arXiv preprint arXiv:2601.01283},
year = {2026}
}