不同电流区域下铁电畴壁石墨烯 p-n 结整流器的极限

本文针对任意电流区域（从弹道输运到扩散输运）的情况，提出了由铁电畴壁（FDW）引起的、置于铁电基底上的石墨烯沟道中 p-n 结（pnJ）电导理论。我们计算了在沟道源极和漏极施加相反极性电压时 pnJ 电导的比值 G+/G-，将其表示为石墨烯沟道长度 L、电子平均自由程 {\lambda} 和铁电基底介电常数的函数。我们证明，对于高介电常数的铁电材料以及 L/{\lambda}~1 或更小的比值，可以获得对应于高效石墨烯 pnJ 整流器的较小 G+/G- 值（0.1 及更小）。然而，对于具有极高介电常数的铁电材料（弛豫铁电体或组分 x 接近准同型相界 x=0.52 的 PbZrxTi1-xO3），在显著的扩散电流区域下，G+/G- 比值也可以远小于 1。这使得高介电常数铁电基底成为制造基于石墨烯 pnJ 的新一代整流器的极佳候选材料。在 Landau-Ginzburg-Devonshire 理论框架内研究了温度对该比值的影响。我们证明，石墨烯 pnJ 的整流特性在居里温度附近变得更好。然而，当温度高于居里温度时，由于铁电极化消失，整流效应随之消失。