石墨烯纳米带FET建模与电性能深度探讨

石墨烯纳米带场效应晶体管（Graphene Nanoribbon Field-Effect Transistor, GNR-FET）作为一种新型的二维半导体材料，因其独特的电子结构、高的载流子迁移率和超薄特性，在电子器件领域展现出巨大的潜力。本文主要关注石墨烯纳米带的建模与电性能分析，这是基于非平衡格林函数形式主义（Non-equilibrium Green's Function formalism, NEGF）以及紧束缚哈密顿量理论。作者Yang Bing Wu和Donghui Guo来自厦门大学信息科学与工程学院，他们探讨了如何通过自洽求解泊松方程和薛定谔方程来模拟弱电场下的石墨烯器件。 在引言部分，文章指出近年来，随着对石墨烯电学特性的深入研究，基于石墨烯的设备因其尺寸小、开关速度高和可靠性强等特点，逐渐成为替代传统电子元件（如可变电容或机械接触）的理想选择。特别是石墨烯纳米带由于其一维结构，提供了额外的维度控制，使得电性能具有更高的灵活性。 论文的核心内容首先是对石墨烯纳米带的物理模型构建。这包括了考虑材料的能带结构、电子散射机制以及电荷分布等问题。通过NEGF方法，研究者能够精确地处理电子在非平衡条件下的行为，这对于理解石墨烯在实际应用中的动态响应至关重要。 接下来，作者通过数值模拟，探讨了不同结构的GNR-FET的电性能特性，如电流-电压特性（I-V characteristics）、传输特性以及阈值电压等关键参数。这些参数对于评估GNR-FET的实际工作性能和优化设计至关重要。此外，他们可能还研究了栅极电压对电导率的影响，以及温度和杂质对器件性能的影响，这些都是衡量石墨烯纳米带器件性能稳定性的重要指标。 关键词部分提到了“非平衡格林函数形式主义”、“石墨烯”、“纳米带”和“GNR-FET”，这些都是论文的核心研究内容和焦点。这篇研究论文深入解析了石墨烯纳米带作为场效应晶体管的内在机制，以及如何通过精确的理论模型预测和优化其电性能，为未来的石墨烯电子器件设计和应用提供了理论基础和技术指导。