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(zhǎng)期以來(lái)，科學(xué)家們?cè)噲D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(huì)導(dǎo)致生長(zhǎng)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(zhǎng)。但在Si上生長(zhǎng)III-V族半導(dǎo)體納米線時(shí)，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(zhǎng)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(wèn)題。
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)近年來(lái)一直致力于半導(dǎo)體低維材料的分子束外延生長(zhǎng)，最近其團(tuán)隊(duì)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(zhǎng)方法有效擴(kuò)大了Si襯底上GaAs納米線的生長(zhǎng)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(zhǎng)溫度這一重要晶體生長(zhǎng)參數(shù)的深度研究，而之前由于一步生長(zhǎng)法的限制，GaAs納米線只能生長(zhǎng)在一個(gè)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(guò)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(xiàng)工作得到國(guó)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(jìn)會(huì)基金以及科技部重大研究計(jì)劃項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)的支持。
圖1. Si襯底上Ga基納米線的兩步生長(zhǎng)
半導(dǎo)體所在Si襯底上生長(zhǎng)Ga基半導(dǎo)體納米線研究中取得進(jìn)展
