迈向超低功耗和高速电子产品：基于单链碲的隧道晶体管
在小于 5.1 纳米尺度下，遂川场效应晶体管（TFETs）的应用面临诸多挑战，包括低开态电流（Ion）、较高的漏电流（Ileak）。本文通过设计环栅（GAA）结构的单链碲（1Te）TFETs，使亚阈值摆动（SS）特性在近六个数量级的漏电流范围内得以保持，从而克服了上述挑战。通常，最大 Ion 和最小 Ileak 之间存在权衡关系，但本文优化设计的 5.1 纳米 GAA 1Te TFET 突破了这一常规。其快速开启特性导致超低的 Ileak（7.9 × 10⁻¹⁰ μA/μm）和高的 Ion（1352 μA/μm），性能优于其他基于低维材料设计的 FETs。这些优异性能归因于 1Te 的优势特性，包括中等带隙、各向异性有效质量和缩短的电场屏蔽长度。更为关键的是，该器件展现出数字电子器件的关键性能指标，满足国际半导体技术路线图（ITRS）对高性能与低功耗器件的双重要求，显示出其作为节能、高速电子开关的巨大潜力。我们的研究有望推动对亚 5.1 纳米准一维材料 TFETs 的进一步探索，并为其性能优化提供宝贵的理论指导。（Materials Today Physics, 2024, 40: 101313. DOI:10.1016/j.mtphys.2023.101313）
高k栅电介质WSe2 / SnSe2隧穿场效应晶体管中的量子输运
该研究通过量子输运模拟，探讨了采用不同高介电常数（high-k）栅介质材料的 WSe₂/SnSe₂ 隧穿场效应晶体管（TFET）的性能。结果表明，使用高-k 栅介质材料（如 TiO₂ 和 La₂O₃）可以使得电子穿隧长度缩短，传输效率提高，电子穿隧概率增大。其中，采用 TiO₂ 栅介质的优化器件在导通状态下实现了 1560 μA/μm 的电流和 48 mV/dec 的亚阈值摆幅（SS）。此外，研究还发现，器件性能受 underlap 区域的影响，且使用 La₂O₃ 介质的器件可以缩小至 3 纳米，同时满足国际半导体技术路线图（ITRS）对高性能器件的要求。（Journal of Materials Science & Technology, 2024, 201: 149-156. DOI:10.1016/j.jmst.2024.01.098）
多态非易失性存储器中范德华异质的各向异性输运和铁电极化
该研究旨在开发高密度、多状态的非易失性存储器。作者设计了一种基于 α-tellurene/In2Se3 范德华异质结构的面内铁电隧道结（in-plane FTJ）。通过铁电极化控制金属-半导体转变，实现了在不同传输方向上的各向异性隧穿电阻比（TER），并且在低偏压下TER保持在 5×104 % 以上。此外，结合各向异性传输和铁电极化，器件可实现四个独立的存储状态，无需擦除步骤即可在这些状态之间直接切换，从而简化了操作流程，为多状态非易失性存储器提供了新的实现途径。（Physical Review Applied, 2024, 22(6): 064016. DOI: 10.1103/PhysRevApplied.22.064016）
边缘修饰的锯齿形GeS纳米带器件的可调电子特性和显著的负微分电阻效应：第一性原理研究
该研究利用密度泛函理论（DFT）结合非平衡格林函数（NEGF）方法，探讨了通过氢（H）、氟（F）和氯（Cl）原子对锯齿形锗硫（ZGeSNRs）纳米带边缘进行单侧和双侧修饰对其结构、电子和输运性质的影响。研究发现，边缘修饰消除了悬挂键，提高了纳米带的稳定性。单侧修饰保持了ZGeSNRs的金属性质，而双侧修饰使其表现出半导体特性。此外，某些修饰结构展示了强烈的负微分电阻（NDR）效应，其中氢修饰的 ZGeSNR 在 0.49–1.07 V 的偏压范围内，峰谷电流比达到 1.01×105，显示出在低功耗高性能纳米电子器件中的应用潜力。（Surfaces and Interfaces, 2024, 46: 104201. DOI:10.1016/j.surfin.2024.104201）
二维XYN3 (X=V, Nb, Ta；Y=Si, Ge)：有前途的光电探测器材料
研究基于密度泛函理论（DFT）和非平衡格林函数（NEGF）方法，系统地构建并研究了单层XYN₃（X=V、Nb、Ta；Y=Si、Ge）材料及其相关的p-i-n同质结结构。研究发现，这些单层材料具有稳定的半导体特性，间接带隙范围为 1.23至2.13 eV，在可见光范围内表现出强吸收能力。基于 VSiN₃ 和 TaSiN₃ 的 p-i-n 同质结在模拟中显示出优异的光电性能，最大光电流密度分别达到 21.43 和 18.48 A/m²，光响应度分别为 0.61 和 0.55 A/W。这些结果表明，VSiN₃ 和 TaSiN₃ 基的 p-i-n 同质结在光电探测器和光伏器件中具有广阔的应用前景。（Surfaces and Interfaces, 2024, 54: 105160. DOI:10.1016/j.surfin.2024.105160）