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          半導體所實現了晶圓級高質量InAs納米結構的維度調控

          2019-03-01
           
           

            

          最近,国际期刊《纳米快报》 (Nano Letters, DOI: 10.1021/acs.nanolett.8b04561) 报道了中科院半导体所半导体超晶格国家重点实验室赵建华研究员团队与合作者在晶圆级高质量InAs纳米结构维度调控方面的最新研究成果。

          InAs是一種重要的III-V族窄禁帶半導體,具有電子遷移率高、有效質量小及自旋軌道耦合強等特征,是制備高速低功耗電子器件、紅外光電子器件及自旋電子器件的理想材料,特別是近年來一維InAs納米線在拓撲量子計算研究方面的應用也引起了人們極大地重視。而立式InAs納米片是典型的二維體系,通過厚度調節,可以實現能帶結構從三維到二維的精確控制。二維InAs納米片優異的物理性質及獨特的幾何造型,使其成爲研制高性能堆疊的納米片場效應晶體管的重要選擇。最近,二維InAs在拓撲量子計算研究中的編織操作及幹涉測量方面也展現出美好的前景。然而要實現InAs材料這些應用,需要在InAs制備過程中對其形貌、晶體質量尤其是維度進行高度的控制,因此,尋找一種可實現高質量InAs材料維度調控技術是近年來科學家們追求的目標。

          赵建华团队的潘东副研究员等发明了一种通过控制合金催化剂偏析实现晶圆级高质量InAs納米結構的維度調控技术。在分子束外延方法制备InAs纳米线过程中,他们通过精确控制合金催化剂的组分,使Ag-In合金催化剂发生偏析,从而使一维InAs纳米线直接转变为二维InAs纳米片,透射电镜分析证实催化剂偏析是引起InAs维度转变的原因。利用这种维度调控技术,他们还分别在Si、GaAs、MgO及蓝宝石等多种衬底上实现了晶圆级高质量二维InAs纳米片的制备。北京大学徐洪起教授课题组将这种高质量的InAs纳米片制成了场效应晶体管,低温下场效应迁移率达到7000 cm2/V.s。瑞典Lund大学Arkady Yartsev教授课题组测试发现这种高质量InAs纳米片具有长光电导寿命。

          利用催化劑偏析技術實現高質量晶圓級InAs納米結構的維度調控,爲有效控制III-V族半導體的維度提供了一種全新的方法,也爲研制高性能立式納米片電子器件及量子器件提供了基礎。

          北京工業大學隋曼齡教授課題組在本工作中進行了樣品球差電鏡測試,吉林大學張立軍教授課題組進行了生長機制理論計算。該項工作得到了科技部、國家自然科學基金委、中科院和北京市自然科學基金委的經費支持。

            

            文章鏈接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.8b04561

            

            利用催化劑偏析技術實現了晶圓級高質量InAs納米結構的維度調控

           

           

           

          附件下載>>>> acs.nanolett.8b04561.pdf
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