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嶄新的半導體奈米線磊晶技術

2011/02/08 | 未分類 |

Original publish date:Nov 21, 2002

編輯 Agape 報導

哈佛大學的科學家利用新開發的磊晶技術﹐不需要經 過繁複的製程﹐將不同種類的單晶半導體﹐成功地合 成了由異質結構半導體組成的奈米線。

熟悉或聽過(heterostructure semiconductor)的人﹐ 想必對於它的組成原理並不陌生。2000年諾貝爾物理 學獎得主之一的Herbert Kroemer,便是因發展半導體 異質結構並將其應用在高速電子及光電元件的貢獻而 獲此殊榮。所謂“磊晶”﹐英文為epitaxy﹔這個字結 合了epi(on, upon)與taxis(源自希臘文的tassein﹐ 原意為arrange)兩個字。基本上﹐異質結構半導體是利 用特殊的磊晶技術﹐將不同種類的單晶元素逐層地建構 起來。其原理有點類似砌疊層層的磚塊﹐只不過這些磊 晶技術中的“磚塊”僅有單個分子﹐甚至原子的大小。 而且現今成熟的磊晶技術﹐經由選擇高純度的單晶原料﹐ 適當的溫度(一般在攝氏數百度)﹐以及精確地控制各組 成元素分(原)子大小的匹配﹐即可得到高品質的磊晶成品。

有別於傳統磊晶技術的逐層砌疊﹐哈佛大學的 Lincoln. J. Lauhon (Charles M. Lieber的研究小組)利 用該小組已開發的奈米合成技術﹐成功地製造出Si-SiO2 以及Si-Ge的異質結構半導體奈米線(Nanowire)。利用化 學觸媒的選擇性﹐Lauhon等人不僅可以控制這些奈米線的 成長方向(軸向或徑向)﹐更可以加入不同種類的元素作為 攙入的雜質(chemical doping)來改變奈米線的導電特性 (n-type或p-type)。Lauhon所屬的研究小組更使用一般的 半導體製程(光罩﹐蝕刻﹐鍍金屬等)將他們合成的奈米線 製成三極電晶體﹐並且成功地量測到這奈米元件的電流- 電壓特性曲線。

相較於只有單一方向控制自由度的傳統磊晶技術﹐Lauhon 等人合成奈米線所用的方法﹐可以達到在軸向或徑向的磊 晶或攙入雜質。更重要的是﹐這一切的過程都是在奈米尺 度(nanoscale)上完成。因此﹐Lauhon以及其所屬研究小組 所開發的技術在與現有積體電路的整合應用﹐或是發展全 新的奈米元件﹐都提供了一個新的研究方向。

原始論文﹕
Lincoln J. Lauhon et al., Epitaxial core-shell and core-multishell nanowire heterostructures, Nature 420, 57 (2002).

參考來源:

  • Lincoln J. Lauhon et al., Nature 420, 57 (2002) (原始論文)

本文版權聲明與轉載授權資訊:

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