文档介绍：新型半导体纳米线光子器件及关键制备工艺研究背景纳米线制作Field-effecttransistors,single-electrontransistors,light-emittingdevices,和chemicalsensors经过积极地探索,造福人类。因为2-D尺度上的量子限制效应,电子空穴表现出新颖的物理现象。纳米线需要控制SIZE均匀,位置均匀,获得较好的纳米线器件性质。选择面SA-MOCVD生长纳米线,能获得高质量纳米线阵列。电流的传输速度有限,II-V族化合物处理传输光信号和电信号,光学互联有更好的效果,能利用光速快的优点。所以需要寻找Si晶片上的单片集成光源。Si、Ge是间接带隙,光源需要直接带隙的材料。III-V族化合物(GaAs、InP)是直接带隙,但是Si和III-V有较大的晶格失配。III-V的在Si上的外延生长温度较高,比GaAs、InP衬底上生长III-V化合物生长温度高,所以III-V族材料集成到Si晶片上,比较困难。太阳电池需要多个带隙的III-V材料,不同带隙的材料光生电流,能适合吸收不同波段的阳光。薄膜材料制作太阳电池需要晶格匹配,可选的材料会很少。NW的太阳电池不必考虑不同材料的晶格匹配。type-IIInP-GaAsaxialheterostructure,%的晶格失配,不适合做薄膜异质结构。InP,GaAs分别作NP掺杂,由于带隙接近,相当于InAsxP1-x-GaAsyP1-y的结构,能更好的覆盖太阳光频谱。III-V多节太阳电池,已经报道了42,8%的效率。但是,生长条件、衬底材料、PN结材料选III-V族做太阳电池太贵了。GaAs/Gecore--differencetimedomain(FDTD)simulation,实现了较少的太阳光反射,和更大的太阳光入射角度InAs的带隙窄,有较好的欧姆接触。气体探测,需要垂直探测。纳米线有先天的优势。比如十亿分之一的NO2气体探测。。轴向纳米线InP-GaAs做CMOS的源极、漏极之间的栅极电压控制部分。纳米线的量子限制效应,可以实现高性能整体的较低漏电流,满足CMOS的高可靠性要求。窄带隙、高迁移率的InAs材料适合做纳米线光电子器件。InAsNWlow-voltage,high-speed,low-power的优点。InAssingle-nanowireFET,具有最小的寄生电容。NW长度5nm(Si)or20nm(III-Vs),纳米线器件表现出明显的量子效应、较低的功耗。VLSAu催化生长纳米线,NW顶部残留的Au颗粒可作为电极,比如用AFM原子力显微镜的探针压在Au颗粒上,底部衬底镀上金属电极,可以测试在NW阵列里NW的相互影响下,单根NW的I-V曲线。重掺杂、窄带隙(InAs,InGaAs)更适合形成欧姆接触,I-V特性是一条直线,有唯一的电阻值。因为欧姆接触,金属电极和半导体的接触电阻很小,主要是半导体自身的电阻影响I-V曲线。由测出的I-V曲线的斜率算出电导值,取倒数是电阻值,真实反映了半导体纳米线的电阻值,此电阻值关联NW的P型(N型)掺杂浓度、载流子密度。InAs/GaSb-basedheterojunction(异质结)是理想的FET材料,-biasInAs/AlSb/GaSbtunneldiodesforterahertzdetection,因为插入了一个薄薄的AlSbbarrier,减少了寄生热电流,实现高效率的电流遂穿势垒区。Junctionlessnanowiretransistor(JNT)isaheavily-dopedSOInanowireresistorwithanMOSgatethatcontrolscurrentflow,掺杂水平10*19and10*20cm-,PN结为基础,PN结有径向core-shell结构,轴向PN结结构,生长最简单的纳米线-Sub是PN结结构Core-shell的NWPNsolarcell结构超声波取下的单个纳米线,做FET的源漏极之间的栅极电压控制部分NW轻度掺杂时,材料带隙较大(比如GaAs)是Schotty接触,金属电极和NW间形成的接触电阻不小,影响到NW整体器件的电阻是变化的,I-V曲线斜率变化,电阻值随加在器件两端的电压不同不断变化。NW重掺杂时,材料带隙小(比如InGaAs),是欧姆接触,金属电极和NW间的接触电阻小到可以忽略,只有NW自身材料的电阻