Performance of arsenene and antimonene double-gate MOSFETs from first principles.
Performance of arsenene and antimonene double-gate MOSFETs from first principles.
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DOI：
10.1038/ncomms12585
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发表时间：
2016-08-25
影响因子：
16.6
通讯作者：
Fiori, Gianluca
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Pizzi, Giovanni;Gibertini, Marco;Dib, Elias;Marzari, Nicola;Iannaccone, Giuseppe;Fiori, Gianluca
在高性能超尺度器件的竞赛中，二维材料提供了一种替代范例，这要归功于它们的原子厚度抑制了短沟道效应。因此，迫切需要研究最有前途的候选人在现实的配置，在这里，我们提出了详细的多尺度模拟的场效应晶体管的基础上砷烯和锑烯单层通道。第一原理方法在描述电子性质的准确性相结合的紧束缚哈密顿的最大本地化的Wannier函数的基础上计算的设备的输运性质的效率。这些模拟首次提供了对高木近似中电子和空穴迁移率上限的估计，包括自旋轨道和多谷效应，并证明了亚10纳米尺度的超尺度器件显示出符合行业要求的性能。 二维材料的家庭是不断增长的，理论计算是一个有用的工具来预测新兴的单分子膜的电子应用的适用性。在这里，作者对基于砷烯和锑烯的完整场效应器件进行了精确的模拟。
In the race towards high-performance ultra-scaled devices, two-dimensional materials offer an alternative paradigm thanks to their atomic thickness suppressing short-channel effects. It is thus urgent to study the most promising candidates in realistic configurations, and here we present detailed multiscale simulations of field-effect transistors based on arsenene and antimonene monolayers as channels. The accuracy of first-principles approaches in describing electronic properties is combined with the efficiency of tight-binding Hamiltonians based on maximally localized Wannier functions to compute the transport properties of the devices. These simulations provide for the first time estimates on the upper limits for the electron and hole mobilities in the Takagi's approximation, including spin–orbit and multi-valley effects, and demonstrate that ultra-scaled devices in the sub-10-nm scale show a performance that is compliant with industry requirements. The family of two-dimensional materials is ever growing, and theoretical calculations are a useful tool to predict the suitability of emerging monolayers for electronic applications. Here, the authors perform accurate simulations of complete field-effect devices based on arsenene and antimonene.
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