等离子体增强InAs单量子点荧光辐射的研究

通过测量光致发光(PL)谱、PL时间分辨光谱及不同激发功率下PL发光强度,研究了低温(5 K)下等离子体对InAs单量子点PL光谱的增强效应.采用电子束蒸发镀膜技术在InAs量子点样品表面淀积了5 nm厚度的金膜,形成纳米金岛膜结构.实验发现,金岛膜有利于量子点样品发光强度的增加,最大PL强度增加了约5倍,其主要物理机理是金岛膜纳米结构提高了量子点PL光谱的收集效率.     

超导纳米线单光子探测器件的制备

超导纳米线单光子探测器件(SNSPD)是超导单光子探测系统的核心器件。文中介绍了成功制备的基于5nm厚的NbN超导超薄薄膜的SNSPD器件。器件核心结构为150nm宽的纳米曲折线结构,纳米线条占空比为75%,面积为20μm×20μm。超导纳米线是利用电子束曝光(EBL)技术和反应离子刻蚀(RIE)等工艺技术制备的。所制备的SNSPD样品,在温度3.5K下的临界电流约12.9μA;在1310nm波长光波辐照,12.5μA的偏置电流下,探测效率约0.016%。     

人工裁剪制备石墨纳米结构

采用不同的方法裁剪高定向热解石墨（HOPG），制备纳米尺寸的石墨条.首先,发现用聚焦离子束（镓离子）刻蚀高定向热解石墨，可以得到边缘整齐程度在几十纳米的石墨条,另外,用 电子束曝光和反应离子刻蚀的工艺，可以得到最小尺寸为50 nm的纳米石墨图型 (nano-size d graphite pattern,纳米尺寸的多层石墨结构).采用了三种不同的方案制备反应等离子刻 蚀过程中需要的掩膜，分别是PECVD生长的SiO₂掩膜，磁控溅射的方法生长的Si O₂掩膜和PMMA光刻胶掩膜，并将三种方案的刻蚀结果做了对比. 关键词： 高定向热解石墨 聚焦离子束刻蚀 电子束曝光 反应离子刻蚀     

基于DNA模板与聚二甲基硅氧烷转移制备钯纳米线的新方法

在聚二甲基硅氧烷衬底上梳理得到DNA阵列,并以DNA为模板通过低温乙醇还原得到Pd纳米线,再通过PDMS转移技术将Pd纳米线转移至不同的衬底,这是一种制备高导电性Pd纳米线的新方法.以DNA为模板的选择性生长控制方法可以显著抑制衬底上无规Pd纳米颗粒的出现. SEM观测制备的Pd纳米线的宽度约为80 nm,连续长度可达14 μm. FESEM、XPS和TEM表征揭示出Pd纳米线是由面心立方结构的Pd纳米晶粒组成,电学测量获得的Pd纳米线的电阻率为1.59 μΩm,仅比体电阻率高约一个量级. 研究还发现通过改变反应时间和温度可以有效调控Pd纳米线的生长过程.     

电驱动金刚石对顶砧低温连续加压装置

采用电驱动压电陶瓷取代传统机械螺丝给金刚石对顶砧施加压力,设计制备了低温下可连续增加流体静压的金刚石对顶砧压力装置,实现了低温(19±1)K连续加压达到4.41 GPa.该装置具有电驱动方便灵活、调谐精度高的低温连续加压功能.利用该装置实现了InAs单量子点发光与微腔腔模的共振耦合调谐过程.该装置将在原位压力精确调谐及测量样品信号跟踪等实验得到应用.     

氢在碳纳米纤维中的低温吸附储存特性

利用容积法测量了77K下氢在一种碳纳米纤维上的吸附等温线。采用分子模拟的方法模拟了77K下氢分子在平板状碳纳米纤维中的吸附,碳纳米纤维的石墨层层间距分别为0.335nm、0.6nm、0.9nm以及1.5nm。模拟结果表明:石墨层层间距为0.335nm的碳纳米纤维在77K下吸附储氢密度很难达到DOE的能量密度标准;当板间距为0.9nm时,系统吸附储氢的重量密度和体积密度均能达到最大,且在77K、1MPa下,能达到DOE的能量密度标准。     

强耦合串联石墨烯纳米机械振子

与微米机械振子相比, 纳米机械振子使用纳米级材料制备, 尺寸更小, 质量更轻, 它作为探测器, 在探测力、质量等物理量时拥有更高的灵敏度. 石墨烯有高强度、 低密度等优良的机械特性, 被认为是制备纳米机械振子的理想材料. 基于其制备的石墨烯纳米机械振子有着高谐振频率、高品质因子和谐振频率可调性高等优势, 对于纳米力学的基础研究和应用都具有重要的意义. 本文利用微纳加工工艺(包括电子束曝光、 电子束蒸发镀膜、 反应离子刻蚀和微米级定点干法转移技术)制备了串联石墨烯纳米机械振子样品, 并在极低温下(10 mK) 测量了石墨烯机械振子的机械性质, 实现两个串联石墨烯纳米机械振子的强耦合, 耦合强度为1.34 MHz, 协同系数C = 399.     

利用多层膜生长技术制备纳米印章模板

在纳米印章技术中，为克服电子束刻蚀制备50nm以下线条的技术难点，利用等离子增强化学 气相沉积技术制备了a-Si/SiN_x多层膜，再利用选择性湿法腐蚀或干法腐蚀在横 截面上制备出浮雕型一维纳米级模板. 多层膜子层之间界面清晰陡峭，可以在纳米量级对子 层厚度进行控制，得到了侧壁在纳米尺度上平滑的模板. 通过控制多层膜子层的生长时间， 制备出线条宽度和槽状宽度均为20nm的等间距模板，品质优于电子束刻蚀技术制备的模板. 关键词： 纳米印章模板 多层膜生长技术     

基于Ⅱ类超晶格的中波红外带间级联探测器（特邀）

为了提高红外探测器的工作温度,基于InAs/GaSb II类超晶格材料设计了一种五级带间级联结构中波红外光电探测器,并采用分子束外延技术和标准化光刻及刻蚀技术进行了器件的制备。在77 K时,该器件的50%截止波长是4.02μm,在0 V时峰值探测率为1.26×1012 cm·Hz1/2/W;在300 K零偏压下,该器件的50%截止波长是4.88μm,峰值探测率为1.28×109 cm·Hz1/2/W,实现了高温探测。从180 K到300 K,器件的暗电流主要由扩散电流主导。在77 K到220 K温度范围的暗电流曲线中观察到了负微分电阻现象,并解释了峰谷电流比相对于温度变化的趋势。研究结果表明,具有带间级联结构的T2SL探测器可以进行室温工作,在中波范围内有比较明显的优势。     

超导纳米线单光子探测器

利用磁控溅射、电子束光刻和反应离子刻蚀等微加工技术,开展了超导纳米线单光子探测器(SNSPD)的研究.通过对SNSPD的设计和制备工艺参数的优化,成功制备出了高质量的SNSPD.单光子检测实验表明,制备的SNSPD对660 nm波长的光信号,系统检测效率可达30%,对1550 nm波长光信号,最大系统检测效率为4.2%.在平均暗计数小于10 c/s的情况下,系统检测效率大于20%(660 nm)和3%(1550 nm). 关键词： 单光子 氮化铌 纳米线 探测器     

Horizontal InAs nanowire transistors grown on patterned silicon-on-insulator substrate

High-density horizontal InAs nanowire transistors are fabricated on the interdigital silicon-on-insulator substrate. Hexagonal InAs nanowires are uniformly grown between face-to-face (111) vertical sidewalls of neighboring Si fingers by metal-organic chemical vapor deposition. The density of InAs nanowires is high up to 32 per group of silicon fingers, namely an average of 4 nanowires per micrometer. The electrical characteristics with a higher on/off current ratio of 2×10⁵ are obtained at room temperature. The silicon-based horizontal InAs nanowire transistors are very promising for future high-performance circuits.     

Electronic transport properties of silicon junctionless nanowire transistors fabricated by femtosecond laser direct writing

Silicon junctionless nanowire transistor(JNT) is fabricated by femtosecond laser direct writing on a heavily n-doped SOI substrate.The performances of the transistor,i.e.,current drive,threshold voltage,subthreshold swing(SS),and electron mobility are evaluated.The device shows good gate control ability and low-temperature instability in a temperature range from 10 K to 300 K.The drain currents increasing by steps with the gate voltage are clearly observed from 10 K to50 K,which is attributed to the electron transport through one-dimensional(1D) subbands formed in the nanowire.Besides,the device exhibits a better low-field electron mobility of 290 cm~2·V~(-1)·s~(-1),implying that the silicon nanowires fabricated by femtosecond laser have good electrical properties.This approach provides a potential application for nanoscale device patterning.     

悬空氧化铟纳米线晶体管制备与光电性能表征

一维(1D)半导体纳米线在纳米电子学和纳米光子学中表现出色.然而,纳米线晶体管的电特性对纳米线与衬底之间的相互作用非常敏感,而优化器件结构可以改善纳米线晶体管的电学和光电检测性能.本文报道了通过一步式光刻.     

Electrical Conductivity of a Single Electro-deposited CoZn Nanowire

CoZn nanowires are fabricated by the electrodeposition method at constant voltage mode with porous anodic aluminum oxide as templates. Scanning electron microscope and transmission electron microscope images show that the CoZn nanowires have a rather smooth surface. The nanowires have an average diameter of 50 nm,which coincides with the diameter of the used templates. The x-ray diffraction pattern reveals the polycrystalline structure of the CoZn nanowires. The electrical conductivity of a single CoZn nanowire is studied. The metallic behavior is observed at temperatures from 230 K to 30 K. Moreover, an abnormal behavior appears around 30 K.The resistance shows the slight upturn phenomenon below 30 K down to 2 K, which is due to the major conduction role of the oxidation layer on the surface of the CoZn nanowire.     

3333lp/mm X射线透射光栅的研制

针对X射线透射光栅摄谱仪中的高线密度光栅,研究了采用电子束曝光和X射线曝光技术结合制作高线密度X射线透射光栅的工艺技术.首先利用电子束曝光和微电镀技术在镂空的薄膜上制备母光栅X射线掩模版,然后利用X射线曝光和微电镀技术小批量复制光栅.在国内首次完成了3333lp/mm X射线透射光栅的研制,栅线宽度为150nm,周期为300nm,金吸收体厚度为500nm.衍射效率标定的结果表明,该光栅的占空比合理、侧壁陡直,具有良好的色散特性,能够满足空间探测、同步辐射和变等离子诊断等多个领域的应用.     

高灵敏度Sb基量子阱2DEG的霍尔器件

用分子束外延技术将高灵敏度的InAs/AlSb量子阱结构的Hall器件赝配生长在GaAs衬底上。设计了由双δ掺杂构成的Hall器件的新结构,有效地提高了器件的面电子浓度。与传统的没有掺杂的InAs/AlSb量子阱结构的Hall器件相比,室温下器件电子迁移率从15 000 cm²·V^-1·s^-1 提高到16 000 cm²·V^-1·s^-1。AFM测试表明材料有好的表面形态和结晶质量。从77 K 到300 K对Hall器件进行霍尔测试,结果显示器件不同温度范围有不同散射机构。双δ掺杂结构形成高灵敏度、高二维电子气（2DEG）浓度的InAs/AlSb异质结Hall器件具有广阔的应用前景。     

Nanoelectronic devices---resonant tunnelling diodes grown on InP substrates by molecular beam epitaxy with peak to valley current ratio of 17 at room temperature

This paper reports that InAs/In$_{0.53}$Ga$_{0.47}$As/AlAs resonant tunnelling diodes have been grown on InP substrates by molecular beam epitaxy. Peak to valley current ratio of these devices is 17 at 300K. A peak current density of 3kA/cm$^{2}$ has been obtained for diodes with AlAs barriers of ten monolayers, and an In$_{0.53}$Ga$_{0.47}$As well of eight monolayers with four monolayers of InAs insert layer. The effects of growth interruption for smoothing potential barrier interfaces have been investigated by high resolution transmission electron microscope.     

单根ZnO纳米线低温条件下的电子输运及光敏性质

用化学气相沉积的方法合成了ZnO纳米线，采用微栅模板法制得电极从而获得欧姆接触的单根ZnO纳米线半导体器件。通过研究60~300 K范围内的电阻变化情况，发现在整个温度区间内存在热激活和近程跳跃两种传输机制。在300，200，100 K的条件下分别测试了器件的紫外光响应和恢复情况，结果表明：低温下器件对紫外光的敏感性提高，电流的恢复时间随着温度的降低而延长。     

High sensitivity Hall devices with AlSb/InAs quantum well structures

AlSb/InAs quantum well (QW) structures and InAs films on GaAs (001) substrates were grown by molecular beam epitaxy (MBE). We investigated the dependence of electron mobility and two-dimensional electron gas (2DEG) concentration on the thickness of an InAs channel. It is found that electron mobility as high as 19050 cm2·V-1·s-1 has been achieved for an InAs channel of 22.5 nm. The Hall devices with high sensitivity and good temperature stability were fabricated based on the AlSb/InAs QW structures. Their sensitivity is markedly superior to Hall devices of InAs films.     

高灵敏度InAs/AlSb量子阱的霍尔器件(英文)

用分子束外延在Ga As(001)衬底上生长了两个量子阱结构的霍尔器件,一个是没有掺杂的量子阱结构,一个是Si-δ掺杂的量子阱结构。研究了霍尔器件的面电子浓度和电子迁移率与温度的关系。结果表明,在300 K下,Si-δ掺杂的量子阱结构的电子迁移率高达25 000 cm~2·V~(-1)·s~(-1),并且该器件输入电阻和输出电阻较低。同时,Si-δ掺杂的量子阱结构霍尔器件的敏感度好于没有掺杂的量子阱结构霍尔器件。