金属-半导体纳米线界面肖托基势垒的原位电子全息测量和应变调控研究

Direct measurement and modification of Schottky barrier at the metal-semiconductor nanowire interface will be investigated in this project by in situ strain and electron holography respectively in order for understanding effect of strain on Schottky barrier. The varried Schottky barriers resulting from the semiconductor nanowire locally strained at the metal-semicondutor interface will be studied for feedback information on the electrical properties of metal-semiconductor-metal nanostructure undergoing strain at nanoscale level. Based upon the established correlation of the measured strain and Schottky barrier this project aims at design of the microstructures of semiconducting nanowire via strain processing according to the special purpose in nanoscience and nanotechnology for control of the electron transportation in nanodevices by modern techniques. The information extracted from characteristics of the strained semiconductor nanowire and modified Schottky barrier at the metal- semiconductor interface will be favorable for development of new strategy on improvement of the eletron transport of semiconductor nanowires and the enhanced performance of high quality nanodevices via strain technique, and also for contribution to nanoscience and nanotechnology.

针对应变调控金属-半导体纳米线界面肖托基势垒的基础性科学问题，以肖托基势垒的原位测量及应变调控为主要内容，对应变影响肖托基势垒的一些尚不清楚的基础科学问题开展深入研究，建立电子全息测量肖托基势垒的新技术，探讨发展一种与电子显微学相结合的，具有高空间分辨率的、可有效调控肖托基势垒的原位应变方法。利用电子全息方法实时测量肖托基势垒，了解和掌握纳米线应变与肖托基势垒之间的内在联系，发现原位应变调控金属-半导体纳米线界面肖托基势垒的机理，对应变调控纳电子器件的电输运性能做出基础性规律研究。探讨按照纳电子器件所要求的性能，借助当代先进电子显微学和纳米技术实现对纳米线内势场分布的设计和控制。通过本项目的研究，发展以电子全息为基础的测量肖托基势垒新方法，与高空间分辨电子显微学相结合的调控肖托基势垒应变新技术，揭示其内涵深刻的物理过程，为发展新型纳米电子器件提供科学依据和可能的解决方案。

针对电子能带结构差异导致的半导体纳米线-金属界面处的肖脱基势垒,进行了深入研究，建立了基于电子全息技术的界面肖脱基势垒测量方法和利用纳米线应变技术的界面肖脱基势垒调控方法。在对半导体纳米线-金属界面施加不同偏压的情况下，比较准确地测量了GaN纳米线-Au电极界面处的肖脱基势垒和纳米线的施主浓度。在准确表征界面肖脱基势垒的基础上，利用原位施加轴向应力的方法，使纳米线发生弯曲应变，电子全息的实验测量结果证实GaN纳米线发生拉应变和和压应变都可以降低肖脱基势垒，但拉应变的调控作用更明显，实现了对GaN纳米线-Au电极界面肖脱基势垒的调控。同样应变还能调控半导体纳米线的表面极化和电荷分布，利用电子全息技术在应变弯曲纳米线的拉应变和压应变区域的表面分别检测到负和正电荷。基于表面极化和电荷分布与应变性质的直接对应关系，通过施加不同方向的应力，控制应变弯曲纳米线的几何形貌，使压应变和拉应变区域沿应变纳米线的轴向交替变化，实现了纳米线表面极化和负、正电荷分布沿轴向的交替反转。界面势垒和电荷分布是电子器件的重要组成部分，对实现电子器件设计功能的至关重要，实现对界面肖脱基势垒和表面电荷分布的有效调控，为进行半导体纳米线自身功能的可设计性和多样化处理提供了实验技术手段，同时也为改善和增强半导体纳米线-金属界面的性能，提高界面的热稳定性和性能可靠性奠定了坚实的基础。