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纳电子中心杨再兴课题组在III-V族纳米线可控生长及电学输运特性调控取得新进展
2018-11-06 08:01   审核人:

 

作为一种重要的III-V族半导体纳米材料,InP纳米线场效应晶体管、光电探测器、太赫兹探测器、太阳能电池等电子和光电子领域具有广泛应用。然而,用常规的气--固生长方法获得的InP纳米线通常具有远低于理论值的电子迁移率,这主要与InP纳米线中存在各种缺陷(堆垛层错与孪晶)有关,限制了其在电子和光电子领域的进一步应用。

近日,杨再兴课题组选择具有高熔点的金属Pd作为催化剂,在简单易操作的CVD方法中实现了气--固生长模式,有效控制了InP纳米线的生长方向与晶型,成功得到了非极性生长方向、无缺陷、高质量纤锌矿结构的InP纳米线。基于合成的高质量InP纳米线底栅场效应晶体管,其电子迁移率高达2000 cm2 V-1 s-1,这是具有1017 cm-3的电子浓度的理论极限。合成得到的高质量InP纳米线在顶栅场效应晶体管及光电探测器件上都展示出了优越的性能,比如顶栅场效应晶体管的亚阈值斜率低至91 mV dec-1;光电探测器件显示出104 A W-1的高光响应等。

    1. 非极性无缺陷的高质量InP纳米线及接近理论极限的迁移率

该研究成果以Nonpolar-Oriented Wurtzite InP Nanowires with Electron Mobility Approaching the Theoretical Limit”为题发表在《ACS Nano》(影响因子13.709(ACS Nano, 2018, 12, 1041010418; DOI: 10.1021/acsnano.8b05947)。山东大学为该研究第一完成单位,论文第一作者是我院2018级直博生孙嘉敏同学。孙嘉敏同学此前还以第一作者身份在《Advanced Optical Materials(影响因子7.430上发表特邀综述论文“Recent Advances in Group III-V Nanowire Infrared Detectors(Adv. Optical Mater., 2018, 6, 1800256; DOI: 10.1002/adom.201800256),为该工作打下了夯实的研究基础。

该研究工作感谢香港城市大学何颂贤教授、南京大学吴兴龙教授和刘力哲副教授、中科院过程物理研究所韩宁研究员的大力支持和建设性意见。得到了国家重点研发计划(2017YFA0305500),山东省自然科学基金面上项目(ZR2017MF037),深圳市自由探索项目(JCYJ20170307093131123)及山东大学齐鲁青年学者计划等项目的支持。

附件【2018-ACS Nano-InP NWs.pdf已下载
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