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《型半導(dǎo)體納米線光子器件及關(guān)鍵制備工藝新型半導(dǎo)體納米線光子器件及關(guān)鍵制備工藝》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在應(yīng)用文檔-天天文庫。
1、新型半導(dǎo)體納米線光子器件及關(guān)鍵制備工藝I、研究背景納米線制作Field-effecttransistors,single-electrontransistors,light-emittingdevices,和chemicalsensors經(jīng)過積極地探索，造福人類。因?yàn)?-D尺度上的量子限制效應(yīng)，電子空穴表現(xiàn)出新穎的物理現(xiàn)象。納米線需要控制SIZE均勻，位置均勻，獲得較好的納米線器件性質(zhì)。選擇面SA-MOCVD生長(zhǎng)納米線，能獲得高質(zhì)量納米線陣列。電流的傳輸速度有限，II-V族化合物處理傳輸光信號(hào)和電信號(hào)，光學(xué)互聯(lián)有更好的效果，能利用光速快的優(yōu)點(diǎn)。所以需要尋找Si晶片上的單片集成光源。Si、
2、Ge是間接帶隙，光源需要直接帶隙的材料。III-V族化合物（GaAs、InP）是直接帶隙，但是Si和III-V有較大的晶格失配。III-V的在Si上的外延生長(zhǎng)溫度較高，比GaAs、InP襯底上生長(zhǎng)III-V化合物生長(zhǎng)溫度高，所以III-V族材料集成到Si晶片上，比較困難。太陽電池需要多個(gè)帶隙的III-V材料，不同帶隙的材料光生電流，能適合吸收不同波段的陽光。薄膜材料制作太陽電池需要晶格匹配，可選的材料會(huì)很少。NW的太陽電池不必考慮不同材料的晶格匹配。type-IIInP-GaAsaxialheterostructure，因?yàn)橛?.8%的晶格失配，不適合做薄膜異質(zhì)結(jié)構(gòu)。InP，GaAs分別
3、作NP摻雜，由于帶隙接近，相當(dāng)于InAsxP1-x-GaAsyP1-y的結(jié)構(gòu)，能更好的覆蓋太陽光頻譜。III-V多節(jié)太陽電池，已經(jīng)報(bào)道了42,8%的效率。但是，生長(zhǎng)條件、襯底材料、PN結(jié)材料選III-V族做太陽電池太貴了。GaAs/Gecore-shellnanowiresonsiliconsubstrates.Finite-differencetimedomain(FDTD)simulation，實(shí)現(xiàn)了較少的太陽光反射，和更大的太陽光入射角度InAs的帶隙窄，有較好的歐姆接觸。氣體探測(cè)，需要垂直探測(cè)。納米線有先天的優(yōu)勢(shì)。比如十億分之一的NO2氣體探測(cè)。NW能夠探測(cè)highlytoxic
4、gasesSO2andH2S.NW劇毒氣體CMOS探測(cè)器劇毒氣體垂直探測(cè)用到納米線。軸向納米線InP-GaAs做CMOS的源極、漏極之間的柵極電壓控制部分。納米線的量子限制效應(yīng)，可以實(shí)現(xiàn)高性能整體的較低漏電流，滿足CMOS的高可靠性要求。窄帶隙、高遷移率的InAs材料適合做納米線光電子器件。InAsNWlow-voltage,high-speed,low-power的優(yōu)點(diǎn)。InAssingle-nanowireFET，具有最小的寄生電容。NW長(zhǎng)度5nm(Si)or20nm(III-Vs),納米線器件表現(xiàn)出明顯的量子效應(yīng)、較低的功耗。VLSAu催化生長(zhǎng)納米線，NW頂部殘留的Au顆?？勺鳛殡?/p>
5、極，比如用AFM原子力顯微鏡的探針壓在Au顆粒上，底部襯底鍍上金屬電極，可以測(cè)試在NW陣列里NW的相互影響下，單根NW的I-V曲線。重?fù)诫s、窄帶隙（InAs，InGaAs）更適合形成歐姆接觸，I-V特性是一條直線，有唯一的電阻值。因?yàn)闅W姆接觸，金屬電極和半導(dǎo)體的接觸電阻很小，主要是半導(dǎo)體自身的電阻影響I-V曲線。由測(cè)出的I-V曲線的斜率算出電導(dǎo)值，取倒數(shù)是電阻值，真實(shí)反映了半導(dǎo)體納米線的電阻值，此電阻值關(guān)聯(lián)NW的P型（N型）摻雜濃度、載流子密度。InAs/GaSb-basedheterojunction（異質(zhì)結(jié)）是理想的FET材料，因?yàn)檎瓗禝nAs和GaSb帶隙分別是0.36eVand
6、0.73eVZero-biasInAs/AlSb/GaSbtunneldiodesforterahertzdetection，因?yàn)椴迦肓艘粋€(gè)薄薄的AlSbbarrier,減少了寄生熱電流，實(shí)現(xiàn)高效率的電流遂穿勢(shì)壘區(qū)。Junctionlessnanowiretransistor(JNT)isaheavily-dopedSOInanowireresistorwithanMOSgatethatcontrolscurrentflow,摻雜水平10*19and10*20cm-3.NWSolarCell,PN結(jié)為基礎(chǔ)，PN結(jié)有徑向core-shell結(jié)構(gòu),軸向PN結(jié)結(jié)構(gòu)，生長(zhǎng)最簡(jiǎn)單的納米線-Sub是
7、PN結(jié)結(jié)構(gòu)Core-shell的NWPNsolarcell結(jié)構(gòu)超聲波取下的單個(gè)納米線，做FET的源漏極之間的柵極電壓控制部分NW輕度摻雜時(shí)，材料帶隙較大(比如GaAs)是Schotty接觸，金屬電極和NW間形成的接觸電阻不小，影響到NW整體器件的電阻是變化的，I-V曲線斜率變化，電阻值隨加在器件兩端的電壓不同不斷變化。NW重?fù)诫s時(shí)，材料帶隙?。ū热鏘nGaAs）,是歐姆接觸，金屬電極和NW間的接觸電阻小到可以忽略，只有NW自身材料的
