用激光和电脉冲调控纳米金属/半导体结构中的肖特基势垒

With the miniaturization of electronic devices, nanoscale metal-semiconductor attracts great research attention. Many studies have shown that such kind of contact Schottky barrier does not only depend on the Fermi level of metal and semiconductor, but also affected by many unique physical effects under the condition of nanoscale, thus showing some sort of adjustability. However, till now, the vast majority of the studies focus on the regulation of Schottky barrier in the preparation stage of the device, and the Schottky barrier cannot be adjust by the external methods while the device is completed, which greatly limits the application. To solve this problem, based on the previous research results, we proposes the interfacial microstructure experimental program in order to reveal the transportation of excited electron under external fields in low dimensional structure, explore the Schottky barrier device with memory effect and adjustability under external field, and study its physical mechanism. This study is expected to greatly expand the application of the Schottky barrier device and provide new design ideas for research and development of nanoscale memory devices and sensors.

随着电子器件的逐步小型化，纳米级的金属半导体接触相关物理现象成为新的研究热点。越来越多的实验表明，此类接触的肖特基势垒并不简单地取决于金属和半导体的费米能级，还会受到许多纳米尺寸下特有的物理效应的影响，从而呈现出一定的可调控性。然而就目前为止，绝大多数关于肖特基势垒调控的研究都还停留在器件的制备阶段，无法在器件制备成型后通过外部条件调控势垒高度，这大大限制了其应用空间。为解决这一难题，本课题在整合前人研究成果的基础上，结合我们近期的预研究，拟通过激光和电脉冲的共同作用，在具有量子限域效应的低维金属/半导体纳米结构中人为调控其肖特基势垒，探索其非易失性成因及相关物理机制。该研究将改变此类材料或器件成型后其肖特基势垒不能调节的特性，极大拓展目前肖特基势垒器件的应用空间，为纳米级存储器件和传感器件的研发提供新的设计思路。

本课题属于微电子、应用物理、材料及凝聚态物理交叉领域，属于探索性研究，研究工作主要涉及激光+电脉冲作用下多种金属/半导体结构中的光电效应研究，特别专注于研究用外部手段调控多种金属/半导体结构的肖特基势垒的高度以及由此产生的新的光电效应，这是以往研究很少涉及的，它的特点是即使器件成型，也可以通过外部手段进行调控。例如我们发现在纳米金属团簇/半导体结构中，通过使用激光+电脉冲的方式，可以使得光生电子被局域在金属纳米团簇中，从而影响半导体耗尽层中的空间电荷分布，实现外部调控肖特基势垒的高度，利用这一手段可以产生一系列相关新的光电效应，包括新机制的侧向光伏效应、光致电阻效应、光调控磁阻效应等。作为拓展，部分工作还涉及表面态、局域等离子体共振等。在基金支持下，本课题取得一系列的重要研究成果，这些成果对于研制和开发具有新机制的光电传感器、新型光电存储器等具有参考价值和实际应用潜力。在相关领域共发表重要学术论文26篇(全部标注基金支持)，研究工作全部是在上海交通大学独立完成。这些成果受到了国际同行的关注，一些研究方向和成果开始被追踪和引用，多次被国际光电领域专业期刊邀请撰写综述评论文章或者受到相关领域国际重要学术大会邀请，奠定了我们课题组在国际光电传感领域的地位和影响力。