并轴II-VI/IV纳米线异质结构的电子学性质研究

并轴纳米线异质结构的电子学性质对微纳光电子器件的应用起着至关重要作用。II-VI/IV并轴异质结纳米线优良的光电性能吸引了国际、国内研究关注。本项目以II-VI中ZnSe，CdSe和IV中Si，Ge为研究对象，通过一步化学气相沉积法实现并轴II-VI(ZnSe,CdSe)/IV(Si,Ge) 纳米线异质结构的可控生长，探索生长条件、共生机理与异质结构的关联。弄清在不同生长条件下，结构变化与电子迁移运动过程的关系以及电子相干散射特性；揭示结构、表面态对纳米线异质结输运性质的影响。尝试制备II-VI（ZnSe，CdSe/IV）（Si，Ge）异质结纳米线场效应晶体管（HNWFET），测试电流与电压、电压与电容的变化关系，并与真实器件理论模型对比，揭示顶栅对提高HNWFET性能的作用。本项目不但具有重要的科学意义且有望将II-VI/IV异质结纳米线应用于构筑新型微纳光电子、电子器件以及传感器等。

本项目发展了一步化学气相沉积法实现了II-VI/IV基并轴异质结纳米线，特别是CdSe/Ge和ZnSe/Ge基异质结纳米线的可控制备；CdSe, CdSe/Ge，Ge, Ge/GeSe和GeSe纳米线（或带）各自分布在特定的位置上；ZnSe/Ge异质结纳米线分为两种独立结构即ZnSe（六方）/Ge和ZnSe(立方)/Ge，前者异质结界面存在缺陷，后者界面外延良好。 在制备ZnSe/Ge过程中， 发现了Zn2GeO4纵向孪晶纳米线，在弄清其生长机理的基础上，实现了ZnSe纳米线中孪晶的调控，即制备出横向ZnSe和纵向ZnSe孪晶纳米线；在这些工作基础上，初步建立了生长条件、共生机理与异质结的关联关系；并发展了基于溶液法，以ZnO纳米棒为模板，成功制备出ZnO/CdS/Cu2ZnSnS4 pn结纳米棒阵列，为异质结纳米线的有序化奠定了基础。对比研究了ZnSe纳米线、ZnSe横向孪晶纳米线和ZnSe纵向孪晶纳米线的发光特性，首次在ZnSe光致发光谱中观察到了孪晶效应。ZnSe/Ge、CdSe/Ge和Ge/GeSe异质结纳米线的光学声子动力学特性研究中发现，结构、表面态和缺陷可以调制器光学声子的动力学特性，结合理论计算初步建立了异质结中应力分布和Raman谱的关系。构筑了ZnSe/Ge, Zn2GeO4基纳米线场效应晶体管，测试了电流与电压、电压与电容的变化关系，发现异质结纳米线的导电类型受到界面、形貌的调制，并相应计算出这类材料的一些重要参数如迁移率、电子有效质量等。发现ZnSe孪晶的存在不影响其电输运特性，而Zn2GeO4孪晶的存在劣化其输运特性， 这和传统观念认为纵向孪晶存在不影响其电输运性能不一致， 所以纵向孪晶纳对材料的电输运性能影响和材料的结构、生长方向和晶向的各向异性有关。部分研究成果在CrystEngCommun, J. Phys. D, J. Appl. Phys., Appl. Phys. Lett. 等国际重要学术刊物上发表14篇论文，授权3项发明专利。承办了第八届国际薄膜物理与应用国际会议。