面向陡坡晶体管的二维冷电子输运
介观与纳米尺度物理
2020-12-29 v1 材料科学
摘要
常规三维（3D）或二维（2D）半导体在室温下的费米-狄拉克电子热激发会产生具有较长能量分布热尾的热电子。这些热电子造成了被称为“玻尔兹曼暴政”的根本障碍，限制了3D与2D场效应晶体管（FETs）的亚阈值摆幅（SS），从而限制其最小功耗。本文中，我们研究了一种新颖的石墨烯（Gr）赋能冷电子注入，其中Gr充当狄拉克源，在室温下提供具有局域化电子密度分布与短热尾的冷电子。这些冷电子对应于单层MoS2中约145 K的有效电子温度的电子冷却效应，其使输运因子降低，从而实现单层MoS2 FET的陡坡开关（跨越3个数量级，室温下最小SS为29 mV/decade）。尤其，相较于使用2D或3D沟道材料的隧穿FET或负电容FET等传统陡坡技术，可实现创纪录的高于60 mV/decade的电流密度（超过1 μA/μm）。我们的工作展示了2D狄拉克源冷电子晶体管作为一种创新性陡坡晶体管概念的巨大潜力，并为2D材料面向未来高能效纳米电子学提供了新机遇。
引用
@article{arxiv.2012.13970,
title = {Two-dimensional Cold Electron Transport for Steep-slope Transistors},
author = {Maomao Liu and Hemendra Nath Jaiswal and Simran Shahi and Sichen Wei and Yu Fu and Chaoran Chang and Anindita Chakravarty and Xiaochi Liu and Cheng Yang and Yanpeng Liu and Young Hee Lee and Fei Yao and Huamin Li},
journal= {arXiv preprint arXiv:2012.13970},
year = {2020}
}
备注
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