基于双层石墨烯的超陡斜率低温场效应晶体管

低温场效应晶体管（FET）在应用中具有巨大的潜力，最显著的例子是用于量子信息处理器的经典控制电子学。对于后者，具有低功耗的片上FET至关重要。这需要在毫伏范围内的工作电压，而这种电压只能在具有超陡亚阈值斜率的器件中实现。然而，在基于大块材料的常规低温金属氧化物半导体（MOS）FET中，由于MOS界面处的无序和带电缺陷，实验上实现的反亚阈值斜率在几毫伏/十进制附近饱和。基于二维材料的FET提供了一个有前景的替代方案。在这里，我们展示了被包裹在氮化硼和石墨栅极中的伯纳尔堆叠双层石墨烯的FET在0.1 K时反亚阈值斜率低至250 μV/十进制，接近玻尔兹曼极限。这个结果表明，在没有大块界面的范德瓦尔斯异质结构中有效抑制了带尾，导致在低温下优越的器件性能。