半導(dǎo)體所在Si襯底上生長Ga基半導(dǎo)體納米線研究中取得進展

　　Si是現(xiàn)代CMOS工藝不可或缺的材料，而III-V族半導(dǎo)體廣泛應(yīng)用于光電子、超高速微電子和超高頻微波等器件中。長期以來，科學(xué)家們試圖在Si襯底上外延高質(zhì)量III-V族半導(dǎo)體。但由于晶格不匹配會導(dǎo)致生長的III-V族半導(dǎo)體質(zhì)量較差。當(dāng)材料降低到納米尺度，由于應(yīng)力可以得到有效釋放，上述困難得以緩解。例如，一維III-V族半導(dǎo)體納米線可以在Si上很好地外延生長。但在Si上生長III-V族半導(dǎo)體納米線時，在表面氧化硅的作用下，常用的Au催化顆粒需要復(fù)雜的前期襯底處理工序，且難使III-V族半導(dǎo)體納米線穩(wěn)定生長在Si襯底上。作為一類重要的III-V族半導(dǎo)體，Ga-V半導(dǎo)體由于可以利用自身成份中的Ga作為催化劑，很好地解決了這一問題。

　　中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所半導(dǎo)體超晶格國家重點實驗室研究員趙建華團隊近年來一直致力于半導(dǎo)體低維材料的分子束外延生長，最近其團隊俞學(xué)哲博士等人在他們前期工作（X.Z. Yu et al.，Nano Lett. 12, 5436, 2012; Nano Lett. 13, 1572, 2013）基礎(chǔ)上，利用兩步生長方法有效擴大了Si襯底上GaAs納米線的生長溫度范圍。這是在相關(guān)工作中第一次關(guān)于Ga催化GaAs納米線的生長溫度這一重要晶體生長參數(shù)的深度研究，而之前由于一步生長法的限制，GaAs納米線只能生長在一個很窄的溫度范圍。在此基礎(chǔ)上，他們利用Ga催化率先制備了GaAs/GaSb軸向異質(zhì)結(jié)納米線，并且通過摻入適當(dāng)As，合成了組分可調(diào)的GaAs/GaAsSb軸向異質(zhì)結(jié)納米線，使能帶工程在GaAsSb納米線中得到應(yīng)用。

　　相關(guān)成果最近發(fā)表在Nanoscale 8, 10615, 2016，并被選作該期封底。

　　該項工作得到國家自然科學(xué)基金委青年科學(xué)基金、中科院青年創(chuàng)新促進會基金以及科技部重大研究計劃項目經(jīng)費的支持。