【摘要】：此类器件具有广泛的应用潜力，一个典型例子就是纳米线场效应管。此外，对场效应管的研究能够评估纳米线的性能水平。分析表明，掺杂的Si、Ge和GaN纳米线场效应管的性能与相同材料制备的平面器件的最佳性能相当。研究还证明了具有环栅结构的外延InAs纳米线场效应管有较高的电子迁移率［4］。均匀纳米线器件的高性能已经通过低温测试进一步验证。
均匀掺杂的纳米线是各种电子和光电子器件的关键结构单元。此类器件具有广泛的应用潜力，一个典型例子就是纳米线场效应管。此外，对场效应管的研究能够评估纳米线的性能水平。研究表明，采用互补的n型和p型掺杂工艺可以制备包括Si、Ge和GaN在内的代表性纳米线材料［1－3］。例如，在利用硼－［3］（磷化氢－［2］）掺杂的Si纳米线制备的场效应管中，随着栅极电压变负（正），器件会开启，这是p－（n－）沟道场效应管的特性，如图5.1（a）、图5.1（b）所示。分析表明，掺杂的Si、Ge和GaN纳米线场效应管的性能与相同材料制备的平面器件的最佳性能相当。研究还证明了具有环栅结构的外延InAs纳米线场效应管有较高的电子迁移率［4］。
均匀纳米线器件的高性能已经通过低温测试进一步验证。例如，在与Al基超导体电极接触的InAs纳米线中已经实现超导态。实验表明纳米线和金属接触面无肖特基势垒，且纳米线中电子传播的相位相干长度高达几百纳米。研究还发现分子级的Si纳米线单电子晶体管表现出单周期库仑阻塞振荡〔图5.1（c）〕和通过长达400nm单根纳米线“岛”的相干传输［5］。这些结果表明在该尺度下，Si纳米线是一个很少有或没有结构掺杂变化的系统。相比之下，光刻制备的Si纳米线的结构和掺杂波动则要大得多，并产生不同电子区域的长度，大小超过一个数量级。此外，在分子尺度Si纳米线中，在仅剩几个电荷的情况下仍然观察到了相干传输，如图5.1（d）所示，这进一步证明了纳米线材料的高质量、长载流子平均自由程，以及应用于低温和室温器件的独特潜力［5］。
图5.1 Si纳米线场效应管：栅极电流与源漏电压曲线［2，3，5］
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