中科院半导体所在Si衬底上生长Ga基半导体纳米线方面取得重要进展

Si是现代CMOS工艺不可或缺的材料，而III-V族半导体广泛应用于光电子、超高速微电子和超高频微波等器件中。长期以来，科学家们试图在Si衬底上外延高质量III-V族半导体。但由于晶格不匹配会导致生长的III-V族半导体质量较差。当材料降低到纳米尺度，由于应力可以得到有效释放，上述困难得以缓解。例如，一维III-V族半导体纳米线可以在Si上很好地外延生长。但在Si上生长III-V族半导体纳米线时，在表面氧化硅的作用下，常用的Au催化颗粒需要复杂的前期衬底处理工序，且难使III-V族半导体纳米线稳定生长在Si衬底上。作为一类重要的III-V族半导体，Ga-V半导体由于可以利用自身成份中的Ga作为催化剂，很好地解决了这一问题。 

半导体所半导体超晶格国家重点实验室赵建华研究员团队近年来一直致力于半导体低维材料的分子束外延生长，最近其团队俞学哲博士等人在他们前期工作（X.Z. Yu et al.，Nano Lett. 12, 5436, 2012; Nano Lett. 13, 1572, 2013）基础上，利用两步生长方法有效扩大了Si衬底上GaAs纳米线的生长温度范围。这是在相关工作中第一次关于Ga催化GaAs纳米线的生长温度这一重要晶体生长参数的深度研究，而之前由于一步生长法的限制，GaAs纳米线只能生长在一个很窄的温度范围。在此基础上，他们利用Ga催化率先制备了GaAs/GaSb轴向异质结纳米线，并且通过掺入适当As，合成了组分可调的GaAs/GaAsSb轴向异质结纳米线，使能带工程在GaAsSb纳米线中得到应用。 

相关成果最近发表在Nanoscale 8, 10615, 2016，并被选作该期封底。

该项工作得到国家自然科学基金委青年科学基金、中科院青年创新促进会基金以及科技部重大研究计划项目经费的支持。