我們分析了液體門(mén)控、室溫石墨烯量子點(diǎn)中的噪聲。這些設(shè)備顯示非常大的噪聲振幅。通過(guò)考慮施加的源極-漏極和柵極電勢(shì)的波動(dòng)，根據(jù)電荷噪聲模型來(lái)解釋觀察到的噪聲。我們發(fā)現(xiàn)，液體環(huán)境和基質(zhì)對(duì)觀測(cè)到的噪聲影響很小，因此將噪聲歸因于無(wú)序石墨烯邊緣的電荷捕獲/釋放。單個(gè)電荷的捕獲/釋放可以通過(guò)控制器件進(jìn)行調(diào)整，從而導(dǎo)致測(cè)量電流中穩(wěn)定的兩級(jí)波動(dòng)。這些結(jié)果對(duì)電子石墨烯納米器件在單分子生物傳感中的應(yīng)用具有重要意義。
Fig. 1 (a)設(shè)備幾何形狀的示意圖。(b)測(cè)量裝置示意圖。
Fig. 2 (a)被測(cè)電流隨源極漏電壓和門(mén)極電壓的穩(wěn)定性圖。(b) VSD=120mv時(shí)的門(mén)極電壓函數(shù)。(c)對(duì)于VG = -180 mV，電流是源-漏電壓的函數(shù)。
Fig. 3 (a) VSD = 120mv, VG = −60mv時(shí)的電流-時(shí)間跟蹤實(shí)例。(b)噪聲頻譜的石墨烯量子點(diǎn)和寬500 nm，長(zhǎng)10μm石墨烯絲帶。
Fig. 4 (a) VSD = 120mv(藍(lán)色圓點(diǎn))時(shí)的RMS電流噪聲與跨導(dǎo)(綠色線條)的關(guān)系。(b) VSD = 120mv時(shí)，測(cè)量和模擬RMS電流噪聲作為VG的函數(shù)。(c)在VSD = 120 mV時(shí)，測(cè)量和模擬I-t道與VG的關(guān)系。
Fig. 5 在HfO
2和SiNx上，模擬和測(cè)量的rms噪聲(標(biāo)為誤差)之間的殘差平方總和作為模擬電位波動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)偏差的函數(shù)進(jìn)行比較。
Fig. 6 (a)兩個(gè)i - t道的電平波動(dòng)及其對(duì)應(yīng)的電流值。(b)高、低電流狀態(tài)的占空變化作為門(mén)電壓的函數(shù)。(c)設(shè)備中尖銳電流尖峰的示例，以及(d)這些電流尖峰持續(xù)時(shí)間的分布。
相關(guān)研究成果于2019年由牛津大學(xué)材料系Jan A. Mol課題組，發(fā)表在Nanoscale (DOI: 10.1039/c9nr08574b)上。原文：Large amplitude charge noise and random telegraph ?uctuations in room-temperature graphene single-electron transistors
