我们分析了液体门控、室温石墨烯量子点中的噪声。这些设备显示非常大的噪声振幅。通过考虑施加的源极-漏极和栅极电势的波动,根据电荷噪声模型来解释观察到的噪声。我们发现,液体环境和基质对观测到的噪声影响很小,因此将噪声归因于无序石墨烯边缘的电荷捕获/释放。单个电荷的捕获/释放可以通过控制器件进行调整,从而导致测量电流中稳定的两级波动。这些结果对电子石墨烯纳米器件在单分子生物传感中的应用具有重要意义。
Fig. 1 (a)设备几何形状的示意图。(b)测量装置示意图。
Fig. 2 (a)被测电流随源极漏电压和门极电压的稳定性图。(b) VSD=120mv时的门极电压函数。(c)对于VG = -180 mV,电流是源-漏电压的函数。
Fig. 3 (a) VSD = 120mv, VG = −60mv时的电流-时间跟踪实例。(b)噪声频谱的石墨烯量子点和宽500 nm,长10μm石墨烯丝带。
Fig. 4 (a) VSD = 120mv(蓝色圆点)时的RMS电流噪声与跨导(绿色线条)的关系。(b) VSD = 120mv时,测量和模拟RMS电流噪声作为VG的函数。(c)在VSD = 120 mV时,测量和模拟I-t道与VG的关系。
Fig. 5 在HfO
2和SiNx上,模拟和测量的rms噪声(标为误差)之间的残差平方总和作为模拟电位波动标准偏差的函数进行比较。
Fig. 6 (a)两个i - t道的电平波动及其对应的电流值。(b)高、低电流状态的占空变化作为门电压的函数。(c)设备中尖锐电流尖峰的示例,以及(d)这些电流尖峰持续时间的分布。
相关研究成果于2019年由牛津大学材料系Jan A. Mol课题组,发表在Nanoscale (DOI: 10.1039/c9nr08574b)上。原文:Large amplitude charge noise and random telegraph fluctuations in room-temperature graphene single-electron transistors