近日，中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所半導(dǎo)體超晶格國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究員趙建華團(tuán)隊(duì)與合作者北京大學(xué)教授徐洪起等在《納米快報(bào)》（Nano Letters）上發(fā)表了高質(zhì)量立式InSb二維單晶納米片的研究成果。

在III-V族半導(dǎo)體中，InSb化合物具有最窄禁帶寬度、最高電子遷移率、最小有效質(zhì)量和最大g 因子，是制備高速低功耗電子器件、紅外光電子器件及進(jìn)行自旋電子學(xué)研究與拓?fù)淞孔佑?jì)算等前沿物理探索的理想材料。由于InSb具有晶格常數(shù)大以及固有的n型導(dǎo)電性特征，難以找到合適襯底外延生長(zhǎng)，通常人們采用緩沖層技術(shù)。然而，晶格失配引起的位錯(cuò)缺陷會(huì)沿著緩沖層向上延伸，甚至延伸至緩沖層表面，使得緩沖層表面不能形成完美的晶格結(jié)構(gòu)，從而影響外延的InSb薄膜晶體質(zhì)量。半個(gè)多世紀(jì)以來(lái)，高質(zhì)量InSb材料制備一直是困擾科學(xué)家們的難題。

趙建華團(tuán)隊(duì)的潘東等研究人員利用分子束外延技術(shù)，首先在Si（111）襯底上生長(zhǎng)出高質(zhì)量純相InAs納米線，然后通過(guò)控制生長(zhǎng)溫度和束流比，創(chuàng)造性地在一維InAs納米線上生長(zhǎng)出了二維高質(zhì)量InSb納米片。這種免緩沖層技術(shù)制備出來(lái)的立式InSb納米片為純閃鋅礦單晶，結(jié)構(gòu)中觀察不到層錯(cuò)及孿晶等缺陷。其長(zhǎng)度和寬度達(dá)到微米量級(jí)（大于10微米）、厚度可薄至10納米。徐洪起等將這種高質(zhì)量的二維InSb納米片制成了場(chǎng)效應(yīng)器件，器件具有明顯的雙極性特征，低溫下場(chǎng)效應(yīng)遷移率近20000 cm2 V-1 s-1。

該項(xiàng)工作得到了科技部和國(guó)家自然科學(xué)基金委的經(jīng)費(fèi)支持。

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