近期，國際期刊《納米快報(bào)》（NanoLetters, 14 (2014)1214-1220, DOI: 10.1021/nl4040847）報(bào)道了中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所半導(dǎo)體超晶格國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室趙建華研究團(tuán)隊(duì)及合作者在高質(zhì)量純相超細(xì)InAs納米線可控生長(zhǎng)方面的最新研究成果。
InAs是一種重要的窄禁帶半導(dǎo)體，具有電子遷移率高和有效質(zhì)量低等特征。InAs納米線集成了InAs體材料和低維納米材料的特點(diǎn)，是制備單電子晶體管、共振隧穿二極管及彈道輸運(yùn)晶體管的理想材料。長(zhǎng)期以來，人們制備的InAs納米線中都存在著大量的層錯(cuò)及孿晶等缺陷，這些缺陷嚴(yán)重影響InAs納米線器件的電學(xué)及其它性能，迄今只有國外少數(shù)幾個(gè)研究組在III-V族半導(dǎo)體GaAs、InAs和InP襯底上制備出了純相InAs納米線。如果在Si襯底上生長(zhǎng)出高質(zhì)量純相InAs納米線，就能與目前成熟的硅CMOS工藝技術(shù)很好地兼容，因此在Si襯底上制備出純相InAs納米線是近年來科學(xué)家們追求的目標(biāo)。
趙建華研究員及博士生潘東等采用分子束外延技術(shù)首次在Si襯底上成功地生長(zhǎng)出高質(zhì)量純相超細(xì)InAs納米線。他們利用Ag做催化劑，發(fā)展了兩步催化劑退火方法，即先對(duì)催化劑進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的低溫退火再進(jìn)行高溫退火。采用這種方法可以得到直徑均一的Ag催化劑顆粒，從而可以在Si(111)襯底上大面積生長(zhǎng)出垂直于襯底表面的InAs納米線。這種納米線直徑均為10nm左右，為純纖鋅礦結(jié)構(gòu)，納米線中不存在孿晶和層錯(cuò)缺陷。北京大學(xué)教授陳清研究組利用這種純相超細(xì)InAs納米線制成MOSFET，這種場(chǎng)效應(yīng)晶體管的開關(guān)比達(dá)到百萬量級(jí)，是迄今報(bào)道的InAs納米線平面器件的最大開關(guān)比。
在Si襯底上生長(zhǎng)出高質(zhì)量純相超細(xì)InAs納米線材料對(duì)于未來制作高速低功耗電子元件具有重要的意義，有望滿足未來低功耗器件的要求。
該項(xiàng)工作是在科技部國家重大科學(xué)研究計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金委的項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)主要支持下完成的，同時(shí)美國佛羅里達(dá)州立大學(xué)教授熊鵬和Stephan von Molnar也做了部分貢獻(xiàn)。
半導(dǎo)體所等在Si上制備出純相超細(xì)InAs納米線
