近期，國際期刊《納米快報》（NanoLetters, 14 (2014)1214-1220, DOI: 10.1021/nl4040847）報道了中國科學院半導體研究所半導體超晶格國家重點實驗室趙建華研究團隊及合作者在高質(zhì)量純相超細InAs納米線可控生長方面的最新研究成果。
InAs是一種重要的窄禁帶半導體，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，是制備單電子晶體管、共振隧穿二極管及彈道輸運晶體管的理想材料。長期以來，人們制備的InAs納米線中都存在著大量的層錯及孿晶等缺陷，這些缺陷嚴重影響InAs納米線器件的電學及其它性能，迄今只有國外少數(shù)幾個研究組在III-V族半導體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家們追求的目標。
趙建華研究員及博士生潘東等采用分子束外延技術首次在Si襯底上成功地生長出高質(zhì)量純相超細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，即先對催化劑進行長時間的低溫退火再進行高溫退火。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，為純纖鋅礦結構，納米線中不存在孿晶和層錯缺陷。北京大學教授陳清研究組利用這種純相超細InAs納米線制成MOSFET，這種場效應晶體管的開關比達到百萬量級，是迄今報道的InAs納米線平面器件的最大開關比。
在Si襯底上生長出高質(zhì)量純相超細InAs納米線材料對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。
該項工作是在科技部國家重大科學研究計劃、國家自然科學基金委的項目經(jīng)費主要支持下完成的，同時美國佛羅里達州立大學教授熊鵬和Stephan von Molnar也做了部分貢獻。
半導體所等在Si上制備出純相超細InAs納米線
