基于石墨烯场效应晶体管的第一性原理模拟

我们提出了一种新颖的方法，对由 graphene$|${\it h}-BN$|$graphene 多层结构组成的基于石墨烯的垂直场效应隧穿晶体管进行第一性原理模拟。在密度泛函理论框架内，我们利用有效屏蔽介质（ESM）方法来正确处理静电势的边界条件，并研究栅极电压的影响。我们自洽计算了顶层和底层石墨烯层的自由载流子分布和能带结构。遵循微观介电常数理论，我们逐层计算了夹在石墨烯层之间的 {\it h}-BN 薄膜的介电性质。我们发现 BN 层的介电常数与晶体 {\it h}-BN 的介电常数非常接近。根据对界面电荷重新分布的分析，与石墨烯的界面对 {\it h}-BN 介电性质的影响较弱。