爱媛大学 获得的纳米线的显微观察
观察到特征六角星结构、缺陷定义的量子结构以及铋元素的存在
学分:爱媛大学 爱媛大学的一个研究小组为实现尚未探索的第三代至第五代半导体纳米结构铺平了道路
他们用无毒的铋元素生长了分支的GaAs纳米线，采用了与金属液滴相关的特征性结构修饰，以及晶体缺陷和取向
这一发现为制造成分浓度超过基本极限的半导体纳米结构提供了合理的设计理念，使其有可能应用于新型高效近红外器件和量子电子学
纳米线是直径通常小于几百纳米的杆状结构
由于它的尺寸和结构，它表现出在较大的散装材料中没有的特性
近几十年来，ⅲ-ⅴ族半导体纳米线的研究引起了人们极大的兴趣，这是由于它们在纳米量子、光子、电子和能量转换以及生物器件中的潜在应用，这是基于它们的一维性质和大的表面体积比
外延异质结构的引入促进了对这种器件的输运和电子特性的控制，显示出实现基于具有优异的电子和光学功能的ⅲ-ⅴ族化合物和硅的集成系统的潜力
ⅲ-ⅴ族化合物半导体是现存的迁移率和光电转换效率最高的半导体之一
其中，GaAs是典型的三-五族化合物半导体，用于高速晶体管、高效近红外发光二极管、激光器和太阳能电池
基于三-五GaAs的光学器件遭受与发热相关的固有损耗
为了避免这种情况，使用含有无毒铋元素的稀双金属砷化镓合金最近引起了人们的注意，因为铋的引入抑制了发热，同时提高了电子-光转换效率
因此，在纳米线中掺入稀铋酸镓砷锑合金是开发高性能光电纳米器件的合理途径
同时，分支或树状纳米线提供了一种增加结构复杂性和增强所得功能的方法，这反过来使得更高维度结构、横向连接性和纳米线之间的互连成为可能
爱媛大学团队使用一种被称为分子束外延的原子级精确晶体生长技术，在分枝GaAsBi砷化镓核壳纳米线的生长中控制铋诱导纳米结构的形成
因此，他们利用催化剂液滴的特征过饱和、由应变引起的结构修饰以及结合到与晶体缺陷和取向相关的主体GaAs矩阵中，为实现未探索的第三-第五族半导体纳米结构铺平了道路
展示他们结果的科学文章发表在9月17日的《纳米快报》杂志上
该小组先前已经获得了硅上的GaAsBi砷化镓异质结构纳米线，其铋浓度比先前的报告低2%
纳米线显示出特定的结构特征，具有带波纹的粗糙表面，这可能是由大的晶格失配和由此导致的GaAs合金和砷化镓之间的应变积累引起的
此外，铋作为表面活性剂控制表面能，从而激发纳米结构的合成
然而，铋的引入对砷化镓基合金生长的影响还远未被全面了解
在该报告中，他们研究了硅(111)衬底上的GaAsBi砷化镓核壳多层纳米结构的特征和生长机制，重点研究了铋引起的结构形变
为了合成分支的ⅲ-ⅴ族纳米线，通常使用金属催化剂纳米粒子，最常见的是金，作为分支生长的成核种子
另一方面，该组使用自催化剂镓和铋液滴，其可以抑制非组成元素的杂质引入
当镓在生长过程中不足时，铋在核心GaAs纳米线的顶点上积累，并作为纳米线生长催化剂用于特定结晶方位的分支结构
铋的聚集与堆垛层错有很强的相关性
此外，铋优先结合在受限的GaAs表面取向上，导致空间选择性的铋结合到铋浓度比基本极限高7%的受限区域中
所获得的GaAsBi砷化镓/GaAs异质结构具有由一个原子层的孪晶缺陷定义的界面，这可以潜在地应用于量子受限结构
这一发现为砷化镓基纳米结构的制备和铋的掺入控制提供了一个合理的设计概念
这些结果表明了新型半导体纳米结构在高效近红外器件和量子电子学方面的潜力
来源：由phyica.com整理转载自PH，转载请保留出处和链接！
