近物所材料研究中心科研人員多年來致力于金屬和半導體納米線的制備與性質(zhì)研究，在納米線光學性質(zhì)研究、納米線晶體結(jié)構(gòu)調(diào)控、特殊結(jié)構(gòu)與功能的納米材料制備等方面均取得了一系列成果。
為系統(tǒng)研究單根InSb半導體納米線的電學性質(zhì)，科研人員把納米線轉(zhuǎn)移至SiO2/Si基底，結(jié)合電子束光刻技術(shù)制備出納米電極，利用四電極法測量InSb納米線的場效應(yīng)晶體管效應(yīng)。通過在室溫條件下對大量不同直徑納米線歸一化電導的測量，明確了電子在InSb半導體納米線中的傳輸模式為體電導方式，表面電導沒有貢獻。通過研究納米線的電導溫度特性，首次發(fā)現(xiàn)InSb納米線在200K附近出現(xiàn)金屬性質(zhì)/半導體性質(zhì)轉(zhuǎn)變，其主要原因是由于在較高溫區(qū)強的電子和聲子散射使得納米線表現(xiàn)為金屬性質(zhì)。通過改變InSb半導體納米線的背柵電壓和外加磁場，在低溫條件下均觀察到由于電子干涉而造成的普適電導漲落現(xiàn)象，即電導隨著外加電場和外加磁場的改變而發(fā)生變化。通過計算不同溫度下的平均電導漲落幅度，給出了電子的相關(guān)聯(lián)長度隨溫度變化曲線，發(fā)現(xiàn)當溫度低于1.9K時，其相關(guān)聯(lián)長度達到100nm并趨于穩(wěn)定。
該項目推進了一維納米材料中電子干涉效應(yīng)研究，在新一代半導體量子器件開發(fā)方面具有潛在應(yīng)用價值。
以上工作得到了國家自然科學基金、中科院“西部之光”計劃和甘肅省自然科學基金支持。
相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在Applied Physics Letters, 101, 082103 (2012)。
圖1 InSb納米線電學輸運性質(zhì)研究示意圖和掃描電鏡照片
圖2 InSb納米線電導溫度曲線
圖3 InSb納米線普適電導漲落
(a)改變背柵電壓；(b)改變外加磁場
