利用飞秒激光等离子体产生的超热电子进行衍射实验的可行性研究

利用高强度超短脉冲激光与铝靶相互作用可以产生高能超热电子,这些超热电子入射到铝单晶上时将发生衍射.对高强度超短脉冲激光产生的超热电子与晶体的相互作用产生衍射及利用这样的衍射进行晶体结构分析的可行性进行了探讨 关键词： 等离子体 超热电子 衍射 晶体     

<Emphasis Type="Italic">In situ</Emphasis> characterization of optoelectronic nanostructures and nanodevices

One-dimensional (1-D) semiconductor nanostructures can effectively transport electrons and photons, and are considered to be promising building blocks for future optoelectronic nanodevices. In this review, we present our recent efforts to integrate optical techniques and in situ electron microscopy for comprehensively characterizing individual 1-D optoelectronic nanostructures and nanodevices. The technical strategies and their applications in “green” emission and optical confinement in 1-D ZnO nanostructures will be introduced. We also show in situ assembly and characterization of nanostructures for optoelectronic device purposes. Using these examples, we demonstrate that the combination of optical techniques and in situ electron microscopy can be powerful for the studies of optoelectronic nanomaterials and nanodevices.     

碳纳米管薄膜晶体管中的接触电阻效应

利用不同功函数的金属作为接触电极,研究了网络状碳纳米管薄膜晶体管(CNT-TFT)的接触电阻效应。研究表明金属Pd与碳纳米管薄膜形成良好的欧姆接触, Au则形成近欧姆接触,这两种接触的器件的开态电流和迁移率较高。Ti和Al都与碳纳米管薄膜形成肖特基接触,且Al接触比Ti接触的势垒更高,接触电阻也更大,相应器件的开态电流和迁移率都较低。该结果表明对于CNT-TFT仍然可以通过接触来调控器件的性能,这对CNT-TFT的实用化进程具有重要的促进作用。     

碳纳米管向金刚石纳米晶粒的转变

在碳60（C60）[1]和碳纳米管(CNTs)[2]发现之前,人们知道碳通常显示石墨和金刚石两种晶体结构.自从C60和碳纳米管发现后,由于其独特的纳米结构而具有广泛的应用前景,国内外许多学者致力于研究它们的物理和化学特性,而C60、巴基葱（多层碳纳米球）、碳纳米管和金刚石之间的转变是所研究的焦点之一.目前,由碳的其他形式向金刚石转变的主要方法有：Meilunas等人[3]以C60和C70薄膜为基底气相生长多晶金刚石,C60和C70的稳定性和微平面结构在外界条件下,有利于金刚石成核和外延生长;Banhart[4]小组研究了在电子束辐射作用下巴基葱转变…     

多壁碳纳米管互连的单壁碳纳米管晶体管的频率特性

用多壁碳纳米管(MWCNTs)作为互连线制备出了单壁碳纳米管场效应晶体管(SWCNT FETs), 对比研究了用多壁碳纳米管作为互连线和用金属作为互连线的两种情况. 结果表明, 二者的直流(DC)性能基本一致, 而用多壁碳纳米管作为互连线的交流(AC)性能略优于用金属作为互连的情况. 交流测量表明, 至少在20 MHz的频率下, 多壁碳纳米管互连的单壁碳纳米管晶体管仍有很好的响应速率, 器件能够正常工作.     

单壁碳纳米管及其电学特性研究

制造和提纯了单壁碳纳米管 (SWCNTs) ,用水溶胶体将其竖直地组装在Au薄膜表面 .用此组装技术制造了扫描隧道显微镜 (STM)的针尖 ,成功地观测到了Au晶粒的形貌像和高定向石墨 (HOPG)的原子像 .将单根SWCNT组装在W尖前端 ,置于场发射显微镜 (FEM)系统中 ,观察到了SWCNT开口端的碳原子电子发射像 .测量了站立在Au表面SWCNT的电学特性 .其电子态分布 ,有的呈现半导体特性 ,有的为金属特性 .这种组装技术可用于制造高亮度相干电子源、高分辨场发射显示器、高性能的扫描探针显微镜 (SPM)针尖和组装纳米电子器件等 .     

石墨烯的量子电容

量子电容在半导体纳米材料和器件中是一个日趋重要的参数,测量和提取石墨烯的量子电容,不仅可以得到石墨烯的重要物理性质,而且对石墨烯晶体管的尺寸缩减行为具有重要指导意义.文章中采用简单工艺在石墨烯上制备出均匀超薄的高质量Y2O3栅介质,其等效栅氧厚度(EOT)可缩减至1.5nm,通过控制栅介质厚度的变化,精确测量并提取了石墨烯量子电容,其电容值在远离狄拉克点时与理论计算相符合;在此基础上,文章作者提出了基于电势涨落的量子电容微观模型,通过采用单一参数——电势涨落δV,可以定量地描述Dirac点附近的量子电容行为,从而在全能量范围内实现对石墨烯量子电容测量值的完美拟合,并得到了石墨烯的相关重要参数.进而,作者从量子电容的角度,探索了石墨烯晶体管的性能极限,并比较其相对于Ⅲ-Ⅴ族场效应晶体管的潜在优势.     

高性能石墨烯霍尔传感器

本文回顾了石墨烯霍尔传感器的相关研究工作.通过改善石墨烯生长转移和霍尔元件的微加工工艺,石墨烯霍尔元件和霍尔集成电路都展示出超越传统霍尔传感器的优异性能.石墨烯霍尔元件的灵敏度、分辨率、线性度和温度稳定性等重要指标都优于传统商用霍尔元件.通过开发一套钝化工艺,霍尔元件的稳定性有了明显提升.结合石墨烯材料的特点,展示了石墨烯在柔性磁传感和多功能传感领域的新颖应用.此外,成功实现了石墨烯/硅互补型金属-氧化物-半导体(CMOS)混合霍尔集成电路,并进行了应用展示.通过发展一套低温加工工艺(不超过180℃),将石墨烯霍尔元件制备在硅基CMOS芯片的钝化层上,从而与硅基CMOS电路实现了单片集成.本文的研究结果表明石墨烯在霍尔磁探测方向拥有重大的性能优势,在产业化应用中有巨大发展潜力.     

In situ characterization of optoelectronic nanostructures and nanodevices

One-dimensional (1-D) semiconductor nanostructures can effectively transport electrons and photons, and are considered to be promising building blocks for future optoelectronic nanodevices. In this review, we present our recent efforts to integrate optical techniques and in situ electron microscopy for comprehensively characterizing individual 1-D optoelectronic nanostructures and nanodevices. The technical strategies and their applications in “green” emission and optical confinement in 1-D ZnO nanostructures will be introduced. We also show in situ assembly and characterization of nanostructures for optoelectronic device purposes. Using these examples, we demonstrate that the combination of optical techniques and in situ electron microscopy can be powerful for the studies of optoelectronic nanomaterials and nanodevices.     

多层碳纳米球的研究

用弧光放电法制备了碳的巴基葱.用原子力显微镜（AFM）、扫描隧道显微镜（STM）和透射电镜（TEM）研究了在高定向石墨(HOPG)和金(Au)基底上的巴基葱的行为和电学特性.扫描隧道谱表明,巴基葱的电学特性具有与单壁碳纳米管相似的非线性特性.较小尺寸的巴基葱呈半导体特性,尺寸增大倾向金属线性.AFM/STM图像显示,在HOPG和Au基底上的巴基葱能够聚集成二聚体.利用较小尺寸巴基葱的电学非线性特性,有希望构造纳米电子学的单电子器件.