基于石墨烯电子“光学”的高效开关
介观与纳米尺度物理
2015-05-28 v2
摘要
石墨烯中带隙的缺失限制了对其电子电导率的栅极调控，无论是在常规石墨烯还是在PN结中，静电势垒对Klein隧穿都是透明的。我们展示了一种新颖的方法，通过在石墨烯PN结（GPNJ）中间引入一个额外的势垒，用常规隧穿取代Klein隧穿，从而直接打开一个栅极可调的传输带隙，使我们能够以几个数量级的幅度静电调控电流。该带隙通过按纵向能量对角分选电子而产生，利用隧穿势垒滤除能量最高的垂直入射电子，并通过全内反射滤除其余电子。利用量子输运的解析和原子级数值研究，我们表明对所有入射电子的完全滤除使得GPNJ成为一种新颖的超材料，具有独特的栅极可调传输带隙，能够产生电子的急剧非热开关效应。事实上，当我们静电降低结上的电压梯度趋向均匀掺杂极限时，该传输带隙逐渐减小至零。由此产生的栅极可调金属-绝缘体转变使电子能够突破亚阈值传导的经典室温开关极限kTln10/q = 60mV/decade。
引用
@article{arxiv.1107.2383,
title = {High efficiency switching using graphene based electron 'optics'},
author = {Redwan Sajjad and Avik Ghosh},
journal= {arXiv preprint arXiv:1107.2383},
year = {2015}
}