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[IEEE 2018年第14届国际固态与集成电路技术会议(ICSICT) - 青岛 (2018.10.31-2018.11.3)] 2018年第14届IEEE国际固态与集成电路技术会议(ICSICT) - 取向可控的GaSb纳米线：从生长到应用

DOI：10.1109/ICSICT.2018.8565764 出版年份：2018 更新时间：2025-09-11 14:15:04
摘要： 近年来，高迁移率GaSb纳米线因其在高性能p型晶体管中的应用潜力备受关注。然而由于难以制备细小、均匀且取向可控的纳米线（NWs），目前针对这一重要一维材料体系中取向相关特性的研究报道仍十分有限——而这些信息对实际应用部署至关重要。通过采用多种与CMOS工艺兼容的Pd催化剂，我们结合互补性实验与理论方法，利用新开发的表面活性剂辅助化学气相沉积技术，通过气-固-固（VSS）生长机制成功制备出高迁移率的(111)取向GaSb纳米线。与传统气-液-固（VLS）机制形成的纳米线不同，在我们的Pd催化VSS纳米线体系中，固态催化剂中存在圆柱形Pd5Ga4催化晶种。研究发现化学计量比的Pd5Ga4具有最低的晶体表面能，从而产生最小的表面扩散效应，并为外延纳米线成核提供最优的平面界面以实现高效取向控制。在10-70纳米的宽直径范围内，超过95%的高结晶质量纳米线呈现(111)取向生长。背栅场效应测试表明，Pd催化的GaSb纳米线展现出优异的空穴峰值迁移率约330 cm2 V?1 s?1，接近直径约30纳米、自由载流子浓度约101? cm?3的纳米线沟道迁移率极限，证实这些纳米线在相纯度、生长取向和电学特性方面具有卓越的均匀性。通过接触印刷工艺还制备了Pd催化GaSb纳米线平行阵列的大规模集成结构，证实了这类高性能电子器件的构建与应用潜力。
作者： Zaixing Yang，Johnny C. Ho
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究采用与CMOS兼容的钯催化剂，通过气-固-固（VSS）生长法制备高迁移率、相纯(111)取向GaSb纳米线（NWs），以开发高性能p型晶体管。

研究成果

该研究成功展示了利用钯催化剂实现高性能、与CMOS兼容且相纯(111)取向GaSb纳米线的VSS生长。这些纳米线表现出优异的空穴迁移率和均匀性，使其成为高性能电子器件的理想材料。接触印刷工艺进一步证明了其在大规模应用中的潜力。

研究不足

该研究聚焦于具有特定取向和直径的GaSb纳米线的生长与表征。接触印刷工艺在大规模器件制备中的可扩展性，以及将这些纳米线集成到复杂电路中，都是有待进一步优化的领域。

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