Magnetotransport in the insulating regime of Mn doped GaAs
我们认为运输的绝缘制度的GaMnAs。在假设费米能级位于价带迁移率边缘以上的定域态的条件下，计算了电阻、磁阻和霍尔效应。包括跳跃和激活带传输的贡献。从带态的异常霍尔电流是非常不同的跳跃霍尔电流，并具有外部（歪斜）和内部（Luttinger）的贡献。与实验的比较，使我们能够评估在何种程度上带和跳跃的贡献，确定在一个特定的温度范围内的三个输运系数。有强烈的迹象表明，在GaMnAs的绝缘状态运输主要是由扩展状态，带边，运输，而不是由可变范围跳跃，如文献中所报道的。
2008-07-09 cond-mat.mtrl-sci
Growth control of GaAs nanowires using pulsed laser deposition with arsenic over pressure
采用脉冲激光烧蚀砷超压法，系统地研究和优化了GaAs纳米线的生长条件。砷超压与作为$_2$分子被引入到系统的多晶GaAs的热分解，以控制化学计量和形状的纳米线在生长过程中。GaAs纳米线在不同的砷压下呈现出不同的几何形状，这可以通过气-液-固机制的不同生长过程来理解。单晶GaAs纳米线具有均匀的直径，长度超过20 $μ$ m，和薄的表面氧化层，并可以潜在地用于进一步的电子表征。
2007-05-15 cond-mat.mtrl-sci
Large current modulation and tunneling magnetoresistance change by a side-gate electric field in a GaMnAs-based vertical spin metal-oxide-semiconductor field-effect transistor
垂直自旋金属氧化物半导体场效应晶体管（自旋MOSFET）是后缩放时代有前途的低功耗器件。在这里，使用铁磁半导体GaMnAs为基础的垂直自旋MOSFET与GaAs沟道层，我们证明了一个大的漏源电流IDS调制的栅源电压VGS的调制比高达130%，这是迄今为止报道的垂直自旋场效应晶体管的最大值。我们发现，电场对GaAs沟道层中缺陷态间接隧穿的影响是导致大的IDS调制的原因。该器件的隧穿磁电阻（TMR）比高达~ 7%，大于平面型自旋MOSFET，表明IDS可以通过磁化结构来控制。此外，我们发现，TMR比可以调制的VGS。这一结果主要源于电场对GaMnAs铁磁电极磁各向异性的调制以及GaAs半导体沟道层的电位调制。我们的研究结果为高性能垂直自旋MOSFET提供了重要进展。
2018-01-05 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Dislocation-free axial InAs-on-GaAs nanowires on silicon
我们报告的轴向InAs-on-GaAs纳米线异质结的生长在硅上的分子束外延使用20 nm直径的Au催化剂。首先，GaAs纳米线段的生长参数进行了优化，以实现纯纤锌矿晶体结构。然后，我们开发了一个两步生长过程，以提高垂直的InAs-on-GaAs纳米线的产量。通过进一步优化生长参数，我们实现了90%的直InAs-on-GaAs纳米线。我们研究了在界面处的组成变化，通过能量色散X射线光谱和纳米线的晶体结构，通过透射电子显微镜。发现InAs段的标称组成为In $_{x}$ Ga $_{1-x}$ As，其中$x$ =0.85，并且对应于与GaAs的6%的晶格失配。应变映射进行的几何相位分析的高分辨率图像显示了位错的GaAs/InAs接口。总之，我们成功地制造了高度失配的异质结构，证实了预测，轴向GaAs/InAs界面是赝晶的纳米线直径低于40 nm。
2017-07-04 cond-mat.mtrl-sci
Imaging and optical properties of single core-shell GaAs-AlGaAs nanowires
利用显微光致发光技术和空间分辨光致发光成像技术研究了单根核壳结构GaAs-AlGaAs纳米线（VLS法生长）的光学性质。我们观察到大的线性偏振各向异性的纳米线的发射和激发。
2006-08-02 cond-mat.mtrl-sci
Autocatalytic MBE growth of GaAs nanowires on oxidized Si(100)
采用分子束外延技术在覆盖有5 nm SiO2的Si（100）衬底上生长了GaAs纳米线。在低的，接近化学计量比，As 4/Ga流量比，使用Ga纳米液滴作为催化剂与As 4进行生长。纳米线被发现是在外延关系的Si衬底由于接触通过针孔通过SiO2层。纳米线的长度可达15微米，直径约为100 nm，在其顶部观察到催化Ga纳米液滴。
2008-12-12 cond-mat.mtrl-sci
Axial GaAs/Ga(As,Bi) Nanowire Heterostructures
含Bi的III-V族半导体构成了一类令人兴奋的亚稳态化合物，具有广泛的潜在光电和电子应用。然而，III-V-Bi合金的生长需要富III族的生长条件，这对平面生长提出了严峻的挑战。在这项工作中，我们利用天然的Ga-丰富的环境中存在的自催化GaAs纳米线的金属液滴合成亚稳态GaAs/GaAs $_{1-\text{x}}$ Bi $_{\text{x}}$轴向纳米线异质结构与高Bi含量。轴向GaAs $_{1-\text{x}}$ Bi $_{\text{x}}$段用分子束外延实现，通过首先仅用Bi富集气-液-固（VLS）Ga液滴，随后在270至380 $\,^{\circ}$ ℃的温度下将所得Ga-Bi液滴暴露于As $_2$以仅在纳米线液滴下沉淀GaAs $_{1-\text{x}}$ Bi $_{\text{x}}$。微观结构和元素表征揭示了单晶锌镓GaAs $_{1-\text{x}}$ Bi $_{\text{x}}$轴向纳米线段的存在，其中Bi含量高达（10 $\pm$ 2）$\%$。这项工作说明了如何在VLS纳米线生长过程中存在的独特的局部生长环境，可以利用合成异质结与亚稳态化合物。
2019-04-15 cond-mat.mtrl-sci
Real structure of lattice matched GaAs-Fe3Si core-shell nanowires
利用分子束外延技术在氧化硅（111）衬底上生长了GaAs纳米线和GaAs-Fe 3Si核壳纳米线结构，并利用透射电子显微镜（TEM）和X射线衍射（XRD）对其进行了表征。Ga液滴在氧化物表面上形成，并且半导体GaAs纳米线通过气-液-固机制从氧化物膜中的孔外延生长为单晶。我们观察到两个阶段的GaAs纳米线的生长，第一个正常的生长和第二个剩余的生长后，Ga供应完成。磁性Fe_3Si壳层是在无As的腔室中沉积的。它们完全覆盖GaAs芯，尽管它们由小颗粒组成。高分辨率TEM显微照片描绘了不同取向的晶粒在Fe 3Si壳。电子选区衍射和XRD进一步证明了壳层是有纹理的，而不是单晶。观察到了壳体的面化，这导致了壳体的厚度不均匀性。
2014-11-06 cond-mat.mtrl-sci
Suppression of axial growth by boron incorporation in GaAs nanowires grown by self-catalyzed molecular beam epitaxy
通过自催化分子束外延生长的GaAs纳米线中添加硼被发现对纳米线形态有很强的影响，随着名义硼浓度的增加，轴向生长大大减少。透射电子显微镜测量表明，Ga催化剂液滴在生长过程中被无意地消耗。并发的径向生长，粗糙的表面形态和锥形的硼通量下生长的纳米线表明，这种液滴消耗是由于减少Ga吸附原子扩散的纳米线侧壁上的硼的存在下。对纳米线生长的建模将Ga吸附原子在硼通量下的扩散长度置于约700- 1000 nm。纳米线表面的分析显示高硼浓度的区域，表明硼在GaAs中的表面活性剂性质。
2018-11-16 cond-mat.mtrl-sci
Structural and optical properties of self-catalytic GaAs:Mn nanowires grown by molecular beam epitaxy on silicon substrates
利用分子束外延技术在氧化的Si（100）表面自催化生长了Mn掺杂的GaAs纳米线，并通过扫描和透射电子显微镜、拉曼散射、光致发光、阴极发光和电子输运测量等方法对纳米线进行了表征。透射电子显微镜的研究证明了大量的积累内的催化Ga液滴在纳米线的顶部的Mn。光学和输运测量揭示了GaAs纳米线自催化生长的Mn含量的极限对应于掺杂水平，即，比MBE生长过程中使用的Mn/Ga流量比（约3%）低得多。个别纳米线的电阻率测量证实，它们是导电的，根据光致发光测量，其显示存在的Mn 2+受体位于Ga网站的GaAs主晶格的纳米线。Mn掺杂GaAs纳米线的激子相关的光致发光的异常温度依赖性被证明。
2013-12-19 cond-mat.mtrl-sci
Doping incorporation paths in catalyst-free Be-doped GaAs nanowires
通过对不同掺杂浓度的GaAs纳米线的电学测量，研究了分子束外延中Ga辅助法生长的GaAs纳米线中Be的掺入路径。我们发现，Be原子优先纳入通过纳米线侧刻面，而通过Ga液滴的掺入路径是可以忽略不计的。我们还证明了Be可以扩散到纳米线的体积中，给出了另一种掺入路径。这项工作是纳米线可控掺杂的重要一步，将有助于设计基于纳米线的未来器件。
2012-10-05 cond-mat.mtrl-sci
Facetted growth of Fe3Si shells around GaAs nanowires on Si(111)
采用分子束外延技术在氧化硅（111）衬底上生长了GaAs纳米线和GaAs/Fe 3Si核壳纳米线结构，并通过透射电子显微镜进行了表征。原始GaAs纳米线的表面完全被磁性Fe 3Si覆盖，表现出纳米晶面和增强的表面粗糙度相比，裸露的GaAs纳米线。在T{S} = 200 °C的衬底温度下的壳生长导致规则的纳米小面的Fe 3Si壳。这些导致壳层厚度不均匀性的小平面主要由非常明显的Fe 3Si（111）平面组成。核和壳的晶体学取向一致，即它们是假晶的。在本工作中发现的纳米晶Fe 3Si壳层可能是Fe 3Si在GaAs纳米线{110}侧面的Vollmer-Weber岛状生长模式的结果。
2015-06-30 cond-mat.mtrl-sci
GaAs:Mn nanowires grown by molecular beam epitaxy of (Ga,Mn)As at MnAs segregation conditions
采用分子束外延法在GaAs（001）和GaAs（111）B衬底上生长了（Ga，Mn）As纳米线。它们的密度与催化MnAs纳米岛的密度成比例，这可以通过Mn通量和/或衬底温度来控制。植根于铁磁半导体（Ga，Mn）As，纳米线结合了一维特性与（Ga，Mn）As的磁性，并为纳米自旋电子学提供自然的自组装结构。
2007-10-03 cond-mat.mtrl-sci
Bi Incorporation and segregation in the MBE-grown GaAs-(Ga,Al)As-Ga(As,Bi) core-shell nanowires
用透射电子显微镜研究了分子束外延生长的GaAs-（Ga，Al）As-Ga（As，Bi）核壳纳米线中Bi的掺杂。采用金液滴辅助方式在GaAs（111）B衬底上生长了纳米线。Bi掺杂的壳在低温（300 °C）下以接近化学计量的Ga/As通量比生长。在低Bi通量下，Ga（As，Bi）壳是光滑的，Bi完全并入壳中。较高的Bi通量（Bi/As通量比~ 4%）导致Bi作为液滴在纳米线侧壁上的部分偏析，优先位于具有纤锌矿结构的纳米线段。我们证明，这种Bi液滴的侧壁上作为催化剂的分支垂直于GaAs树干的生长。由于通过改变纳米线生长条件而在锌尖晶石和纤锌矿多型体之间的可调谐性，该效应使得能够制造具有从所选择的（纤锌矿）纳米线段生成的分支的分支纳米线架构。
2022-06-23 cond-mat.mtrl-sci
Effect of the GaAsP shell on optical properties of self-catalyzed GaAs nanowires grown on silicon
利用分子束外延技术在Si衬底上实现了GaAs/GaAsP核壳结构纳米线的自催化生长。单个GaAs/GaAsP纳米线的透射电子显微镜（TEM）证实了它们的高晶体质量，并显示出锌-β相的主导地位。这在使用连续波和时间分辨光致发光（PL）研究的单个纳米线的光学中得到进一步证实。与未覆盖的GaAs纳米线的详细比较强调了GaAsP覆盖在抑制非辐射表面态方面的作用：在10 K下观察到核壳结构中显着的PL增强超过2000倍;在未覆盖的纳米线中，PL在60 K下被猝灭，而单核壳GaAs/GaAsP纳米线即使在室温下也表现出明亮的发射。从PL的温度依赖性在这两种类型的NW的分析，我们能够确定的主要载流子逃逸机制导致PL淬火。
2012-06-23 cond-mat.mtrl-sci
Electrical transport in C-doped GaAs nanowires: surface effects
研究了不同掺杂浓度的掺碳GaAs纳米线的电阻率和迁移率。通过比较钝化纳米线和钝化纳米线，评估了表面效应。我们直接看到了表面的影响：费米能级的钉扎和随之而来的耗尽区的存在导致迁移率增加，当掺杂浓度低于3*10^18 cm^-3时，迁移率最高可达30 cm ^2/（V*s）。电子束感应电流测量表明，少数载流子扩散路径可以高达190 nm的钝化纳米线。
2013-04-22 cond-mat.mtrl-sci
Enhanced sputtering and incorporation of Mn in implanted GaAs and ZnO nanowires
模拟和实验研究了室温下高能Mn离子注入ZnO和GaAs纳米线的溅射产额。通过精确的扫描电子显微镜（SEM）和纳米X射线荧光（nanoXRF）定量分别测量随着Mn离子流率增加而产生的纳米线变薄和掺杂剂浓度。我们观察到一个明确的增强溅射产率相比，散装辐照纳米线，这也证实了iradina模拟。如果离子范围与纳米线直径匹配，则这些显示最大值。作为纳米线的侵蚀变薄的结果，Mn掺杂剂的掺入也被增强并且随着离子流率的增加而非线性地增加。
2015-03-25 cond-mat.mtrl-sci
Bandgap Engineering On Demand in GaAsN Nanowires by Post-Growth HydrogennImplantation
University of Basel（巴塞尔大学）；Sapienza Università di Roma（罗马第一大学）；Ehime University（爱媛大学）；Hokkaido University（北海道大学）
研究通过生长后氢注入实现GaAsN纳米线带隙的可逆、可调和非破坏性增加，利用N-H络合物的形成与分解，结合热退火和激光退火，实现了带隙的连续和局部调谐，为量子结构开发提供新途径。
2025-11-04 cond-mat.mtrl-sci
Growth of GaAs nanowires on Au, Au / Pd, Ag, Ni, Ga, Cu, Al, Ti metal films
用金属有机物气相外延法在蒸镀的金属膜（Au，Au / Pd，Ag，Ni，Ga，Cu，Al，Ti）上生长了GaAs纳米线。用扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）对样品进行了表征。SEM图像显示纳米线直接生长在金属上。TEM表征示出源自Au的结晶纳米线（nw）结构。文章介绍了纳米线-金属界面生长的研究现状，列举了纳米线与金属接触的方法。
2015-08-03 cond-mat.mtrl-sci
Optimizations of GaAs Nanowire Solar Cells
GaAs纳米线太阳能电池的效率可以显著提高，而无需任何新的工艺步骤或材料要求。我们报告了一个GaAs纳米线（NW）太阳能电池与垂直的p-i-n结和高带隙AlInP钝化壳耦合光电模拟。我们的频率相关模型有助于计算量子效率的第一次在NW太阳能电池。对于钝化的纳米线，我们发现，短波长的光子可以最有效地利用使用薄的发射器，而长波长的光子最好利用的本征区域的纳米线/基板界面，并使用基板作为基地。这两个容易实现的改变，加上NW高度增加到3.5 μ m，在钝化壳存在下具有实际的表面复合，导致NW太阳能电池具有大于19%的效率。
2016-05-14 cond-mat.mtrl-sci
Moire based strain analysis in wurtzite GaAs -- rock-salt (Pb,Sn)Te core-shell nanowires grown by molecular beam epitaxy
Institute of Physics, Polish Academy of Sciences（波兰科学院物理研究所）；Faculty of Physics, University of Warsaw（华沙大学物理学院）；Ensemble3 Centre of Excellence（Ensemble3卓越中心）；International Research Center MagTop, Institute of Physics, Polish Academy of Sciences（波兰科学院物理研究所国际研究中心MagTop）
研究通过分子束外延生长的砷化镓/铅锡碲异质纳米线结构，利用高分辨透射电镜和几何相分析技术，分析莫尔条纹和位错以评估拓扑绝缘体壳层的应变。
2026-05-08 cond-mat.mtrl-sci
Intrinsic limits governing MBE growth of Ga-assisted GaAs nanowires on Si(111)
Ga辅助GaAs纳米线的扩散增强和解吸限制的生长制度进行了鉴定。在后一种制度中，具有窄的长度分布的垂直纳米线的数量增加，通过提高生长温度。最大轴向生长速率;当Ga液滴保持动态平衡态时，即碰撞在液滴表面的As原子数等于直接沉积的Ga原子数与扩散的Ga原子数之和时，可以实现由As原子的供给速率来量化。Ga扩散对丝生长的贡献由直径依赖的NW轴向生长速率证明。
2012-06-19 cond-mat.mtrl-sci
Tuning hole mobility of individual p-doped GaAs nanowires by uniaxial tensile stress
应变工程提供了一种有效的方法来定制半导体纳米材料和纳米器件的电子和光电性能，从而产生新的功能。在这里，我们提出了直接的实验证据，应变引起的修改个别GaAs纳米线的空穴迁移率，使用原位透射电子显微镜（TEM）。纳米线的电导率随单轴拉伸应力的变化而变化，在1~ 2 GPa的应力下，电导率初始下降约5-20%，随后增加到纳米线的弹性限度。这归因于由于应力和应变引起的价带结构的变化而导致的空穴迁移率变化。在纳米线中的相应的晶格应变通过原位4D扫描TEM（STEM）进行量化，并在所有应力水平下显示出复杂的空间分布。同时，单色电子能量损失谱也揭示了应力和应变引起的禁带宽度的明显红移。
2021-04-13 cond-mat.mtrl-sci
Diffraction at GaAs/Fe$_{3}$Si core/shell nanowires: the formation of nanofacets
采用分子束外延技术在氧化硅（111）衬底上制备了GaAs/Fe $_{3}$ Si核壳纳米线结构，并对其进行了同步辐射X射线衍射研究。Fe $_3$ Si壳层的表面呈现出纳米晶面。这些晶面由明显的Fe $_3$ Si{111}面组成。密度泛函理论表明，Si封端的Fe $_3$ Si{111}表面具有最低的能量，这与实验结果一致.我们可以分析的x射线散射和衍射的整体纳米线，避免了信号的衬底和位于线之间的多晶薄膜。Fe $_3$ Si纳米晶面在x射线倒易空间图中产生条纹，与裸GaAs纳米线相比，其方位角旋转了30°。在相应的TEM显微照片中，只有当入射电子束根据X射线结果沿[1 $\overline{1}$ 0]取向时，才显示小平面。X射线扫描中的另外的最大值指示在增加的生长温度下发生的Fe $_{3}$ Si壳和GaAs芯之间的化学反应的开始。
2016-04-13 cond-mat.mtrl-sci
Nearly Lattice Matched GaAs/Pb(1-x)Sn(x)Te Core-Shell Nanowires
研究了用分子束外延技术在纤锌矿GaAs纳米线侧壁上生长的Pb（1-x）Sn（x）Te拓扑晶体绝缘体的全壳和半壳结构。由于IV-VI壳相对于III-V核的不同取向，沿着纳米线轴的晶格失配小于4%。选择Pb（1-x）Sn（x）Te固溶体是由于对于某些临界浓度的Sn（x >= 0.4）的拓扑晶体绝缘体性质。IV-VI壳层生长有不同的组成，从二元SnTe到Pb（1-x）Sn（x）Te，其中x值减小到二元PbTe（x = 0）。用扫描透射电子显微镜对样品进行了分析，结果表明纤锌矿GaAs纳米线的侧壁上存在（110）或（100）取向的PbTe和（100）Pb（1-x）Sn（x）Te。
2022-11-15 cond-mat.mtrl-sci
Segregation of impurities in GaAs and InAs nanowires
使用基于密度泛函理论的从头算方法，我们研究了各种掺杂剂（Si，Be，Zn，Sn）的偏析和形成能，通常用于在GaAs和InAs纳米线中获得p型或n型导电性。Au和O原子的分布，这可能是无意中纳入线的生长过程中，也进行了研究。对锌纳米线和纤锌矿结构进行的计算表明，大多数杂质的分布取决于线的晶体结构。例如，它表明，相同的生长条件可以导致较低的能量为硅取代镓（施主）在纤锌矿结构的线和取代砷（受主）在锌线结构的线。相反，我们得到的金和氧原子总是倾向于留在GaAs和InAs纳米线的侧表面，与实验结果一致，而对于铍，当杂质位于纤锌矿线的中心或沿[1; 0; 1]轴从表面到中心的锌锗线，这可以解释最近观察到的扩散到GaAs线的体积这种杂质。
2013-04-23 cond-mat.mtrl-sci
Manganese nanoclusters and nanowires on GaAs surfaces
本文用512个原子团簇计算了GaAs体晶体（001）面上锰和邻近砷的各种团簇构型的局域磁矩。我们得到了锰的一个实质性的本地磁矩为3.66玻尔磁子的所有情况下考虑。砷的感应磁矩比锰的感应磁矩小两个数量级，并且在最近邻距离之外急剧下降。少量的电荷从锰转移到砷。的自旋极化线通道上的砷层表面以下的可能性建议。
2002-08-19 cond-mat.mtrl-sci
Nanometer-scale Tomographic Reconstruction of 3D Electrostatic Potentials in GaAs/AlGaAs Core-Shell Nanowires
我们报告的发展，电子全息断层扫描技术走向一个通用的潜在的测量技术，克服了几个限制，如有限的倾斜范围，以前阻碍了可重复的和准确的静电势重建在三维空间。最值得注意的是，考虑到纳米结构的对称性和其他空间约束，在最佳采样的极坐标网格上进行层析重建。此外，全息倾斜系列采集和对准已经自动化并适应于三维。我们展示了6 nm的空间和0.2 V的信号分辨率重建各种，以前隐藏的，潜在的GaAs/AlGaAs核壳纳米线的细节。改进的层析重建打开了通往纳米结构中微小电位的检测以及相关技术（如X射线层析成像）的速度和准确性的提高的途径。
2014-07-07 cond-mat.mtrl-sci
Determination of the optimal shell thickness for self-catalysed GaAs/AlGaAs core-shell nanowires
我们提出了一组实验结果，确定各种影响，管理的自催化GaAs/AlGaAs核壳纳米线（NW）的分子束外延生长，即表面复合速度，表面电荷陷阱，和结构缺陷的载流子动力学。NW系综的时间分辨光致发光和单个NW的空间分辨阴极发光显示，GaAs NW核的发射强度，衰减时间和载流子扩散长度强烈依赖于AlGaAs壳层厚度，但在一个非单调的方式。虽然7 nm-AlGaAs壳层可以有效地抑制GaAs纳米线芯的表面复合速度，但当壳层厚度小于50 nm时，由表面电荷引起的能带弯曲的影响仍然占主导地位;即，在具有较薄壳层的纳米线中，载流子扩散长度较小，这是由于在核/壳界面处的载流子散射较强所致。如果AlGaAs壳厚度大于50 nm，GaAs NW芯的发光效率开始劣化，这归因于通过透射电子显微镜证实的AlGaAs壳内部的缺陷形成。
2015-11-17 cond-mat.mtrl-sci
Early stages of GaAs nanowires VLS self-catalyzed growth on silica-terminated silicon substrate: A photoemission study
本文研究了分子束外延（MBE）自催化气液固（VLS）生长GaAs纳米线的早期过程。用X射线光电子能谱（XPS）和原子力显微镜（AFM）研究了Ga纳米液滴（NDs）与SiO2覆盖层的相互作用。我们展示了如何Ga ND钻的二氧化硅覆盖层，并与体硅接触，让GaAs纳米线（NW）外延生长通过研究的NW生长过程中的三个步骤顺序：Ga ND预沉积，沉积后退火，以达到NW生长温度，最后NW生长本身。预沉积温度允许控制ND的密度和形态。足够高的退火温度增强了Ga氧化对SiOx的还原，并导致形成了由XPS谱中的新组分所看到的空穴，该空穴被认为是Ga-Si相互作用的结果。最后，这些纳米孔作为外延GaAs VLS生长的成核位点。在GaAs的生长过程中，三种不同的化学环境的Ga被确定在Ga 2 p核心水平：金属Ga由于液滴在顶部的纳米线，Ga氧化物接触的SiOx覆盖层和Ga砷化物从纳米线。
2019-10-31 cond-mat.mtrl-sci
As vacancies, Ga antisites and Au impurities in Zincblende and Wurtzite GaAs nanowire segments from first principles
本文利用密度泛函理论计算了GaAs纳米线中的点缺陷。这些问题主要来自于纳米线在不同于用于薄膜或块状GaAs的条件下的生长，例如锌钛矿和纤锌矿多型体的共存、金颗粒作为催化剂的使用以及砷限制的生长制度。因此，我们对ZB和WZ GaAs晶体中As空位、Ga_As反位和Au杂质进行了密度泛函计算。我们的研究结果表明，砷空位可以扩散的ZB GaAs晶体内的迁移势垒为~1.9 eV。在WZ GaAs中，发现As空位扩散是各向异性的，在ab平面中具有1.60至1.79 eV的低势垒（取决于掺杂条件），而沿着c轴扩散具有2.07至2.44 eV的较高势垒。Au杂质的形成能一般比As空位或Ga_As反位的形成能低得多。因此，Au杂质将是Au催化纳米线生长中形成的主要缺陷。此外，我们发现，它是积极更有利的1至2 eV的Au杂质取代晶格Ga原子比晶格As原子在GaAs中。发现在ZB GaAs中的晶格Ga原子的Au替代缺陷在带隙的下半部分中产生电荷转移能级。当我们计算的能级为E_v + 0.22eV时，考虑到密度泛函的不精确性，我们的计算结果与实验结果（E_v + 0.4eV）符合得很好。
2013-01-30 cond-mat.mtrl-sci
Hole Transport in Impurity Band and Valence Bands Studied in Moderately Doped GaAs:Mn Single Crystals
本文报道了一个简单的测量GaMnAs单晶样品中霍尔效应随温度变化的实验，样品中Mn的含量估计为0.05- 0.3at.%其略低于铁磁性的起始。对于约0.3at.%的Mn组分，杂质带传输是可见的有明显的金属性。结果表明，当Mn的浓度在一定范围内时，GaAs：Mn中的金属-绝缘体转变发生在与价带分离的杂质带内。我们还讨论了文献中未精确描述的Mn在GaAs中的平衡高温溶解极限。
2007-07-06 cond-mat.mtrl-sci
Enhanced ferromagnetism in cylindrically confined MnAs nanocrystals embedded in wurtzite GaAs nanowire shells
在嵌入纤锌矿GaAs基质中的应变MnAs纳米晶体中，铁磁相变温度提高了近30%。纤锌矿GaAs施加拉伸应力的六方晶系的MnAs纳米晶体，防止六方晶系的正交结构的相变，这在体MnAs与磁性相结合。这种效应导致磁结构相变温度从块状MnAs的313 K显著地移动到张力应变MnAs纳米晶体的400 K以上。这一发现得到了最先进的透射电子显微镜、灵敏磁力计和第一性原理计算的证实。该效应依赖于定义分子束外延生长的核-多壳纤锌矿（Ga，In）As/（Ga，Al）As/（Ga，Mn）As/GaAs纳米线的纳米管几何形状，其中MnAs纳米晶体在热处理诱导的纤锌矿（Ga，Mn）As相分离成GaAs：MnAs颗粒系统期间形成。两种类型的六方晶格的这种独特的组合提供了在MnAs中获得准流体静力拉伸应变的可能性（否则不可能），导致该化合物中的实质性铁磁相变温度增加。
2019-10-14 cond-mat.mtrl-sci
Hexagonal germanium grown by molecular beam epitaxy on self-assisted GaAs nanowires
像硅和锗这样的第IV族半导体材料有望显示出显着的光电性能，用于未来光子技术的发展。然而，迄今为止，在气-液-固方法中六方IV族半导体的制造已经使用金作为催化剂获得。在这封信中，我们展示了六角锗自辅助GaAs纳米线的合成使用分子束外延。通过精确调节Ga和As分子束流，我们在生长过程中选择了GaAs纳米线的晶相，立方或六方。获得了具有高结构质量且没有任何可见缺陷的500 nm长的Ge六方晶段，并且我们使用扫描透射电子显微镜显示锗保持核心的晶相。最后，X射线光电子能谱学揭示了一个强大的纳入的Ge中的As。这项研究表明，第一次生长的六角锗在无金的方法，集成在硅衬底上。
2021-10-08 cond-mat.mtrl-sci
Wetting of Ga droplets in SiO$_2$/Si cavities: Application to self-assisted GaAs nanowire growth
本文计算和比较了不同形状镓液滴在圆柱形空腔中的表面能。其中有些构型的表面能可以显式计算，有些构型则需要数值计算。出于对圆柱形腔体所获得的结果，我们探讨了更现实的情况下，圆锥形腔体。我们的研究结果提供了一个圆锥形腔的几何形状和平衡润湿角的液滴的底部和侧壁上的腔，确保侧表面的去湿之间的关系。这是一个重要的结果，对控制垂直度在纳米线生长的气液固方法。
2022-05-20 cond-mat.mtrl-sci
Growth and characterization of GaAs nanowires on carbon nanotubes composite films: toward flexible nanodevices
采用真空抽滤法制备了聚乙烯亚胺功能化碳纳米管薄膜，并在温和条件下用HAuCl 4原位还原法制备了Au纳米粒子修饰碳纳米管薄膜。这些Au纳米粒子随后被用于GaAs纳米线（NWs）的气-液-固过程中的气体源分子束外延系统的生长。该过程导致GaAs纳米线在单壁纳米管（SWNT）膜的整个表面上密集生长。纳米线，这是在各种角度相对于单壁碳纳米管薄膜取向，直径范围在20至200 nm之间，高度高达2.5 μ m。透射电子显微镜分析的NW-SWNT接口表明，NW生长的纳米管复合膜的表面上发起。一个单一的NW标本的光致发光特性表现出很高的光学质量。整流不对称的电流-电压行为观察到接触NW合奏，并归因于核壳pn结内的NW。这种新型混合架构的潜在应用包括柔性太阳能电池、显示器和传感器。
2008-12-15 cond-mat.mtrl-sci
Engineering direct-indirect band gap transition in wurtzite GaAs nanowires through size and uniaxial strain
采用第一性原理计算研究了纤锌矿GaAs纳米线[0001]方向的电子结构。结果表明，当纳米线直径小于28 μ m时，GaAs纳米线的带隙发生了由直接到间接的转变。对于具有间接带隙的薄GaAs纳米线，发现如果施加适度的外部单轴应变，可以将带隙调节为直接带隙。拉伸和压缩应变都可以触发间接到直接的间隙转变。带隙转变的临界应变由导带中两个态的能量交叉决定。
2012-08-06 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Analysis of incubation time preceding the Ga-assisted nucleation and growth of GaAs nanowires on Si(111)
从基本观点来看，表面纳米结构的成核和生长之前的孵育时间是有趣的，但也具有实际意义，因为它决定了纳米结构集合的统计特性，如尺寸均匀性。利用原位反射高能电子衍射技术，我们精确地推导出了不同条件下分子束外延生长在未图形化Si（111）衬底上的Ga辅助GaAs纳米线的孕育时间。我们开发了一个成核模型，解释和拟合非常好的数据。我们发现，对于一个给定的温度和Ga流量，孵化时间总是增加与减少的As流量，并成为无限的在一定的最小流量，这是较大的温度。对于给定的As和Ga通量，孵育时间总是随温度而增加，并且在典型条件下在640 °C以上迅速趋于无穷大。温育时间的强温度依赖性反映在纳米线数密度随温度的类似变化中。我们的分析为选择适当的生长条件提供了理解和指导，以避免不必要的材料消耗，长的成核延迟和高度不均匀的纳米线合奏。在更一般的地面上，生长表面纳米结构的最小通量和最高温度的存在应该是一个普遍的现象，适用于广泛的材料-衬底组合。
2019-07-09 cond-mat.mtrl-sci
Crystal phase engineering of self-catalyzed GaAs nanowires using RHEED diagram
众所周知，III-V族纳米线（NW）的晶体结构主要由催化剂液滴的润湿接触角控制，该润湿角可以通过III和V族通量来调节。在这项工作中，我们提出了一种方法来控制纤锌矿（WZ）或锌（ZB）结构的自催化GaAs纳米线生长的分子束外延，使用原位反射高能电子衍射（RHEED）图分析。由于ZB和WZ结构的衍射图案根据方位角而不同[1-10]，因此可以跟踪NW生长期间特定ZB和WZ衍射斑点的强度随生长参数（例如Ga通量）的变化。通过分析的WZ和ZB斑点强度的演变过程中的一些NW生长与特定的Ga流量的变化，它是可以控制的NW的晶体结构。因此，实现了具有受控WZ段的ZB GaAs纳米线。使用半经验模型的NW增长和我们在原位RHEED测量，催化剂液滴的结构转变的临界润湿角推导。
2019-12-13 cond-mat.mtrl-sci
Nanoscale spectroscopic imaging of GaAs-AlGaAs quantum well tube nanowires: correlating luminescence with nanowire size and inner multishell structure
使用低温阴极发光（CL）光谱成像，结合扫描透射电子显微镜（STEM）层析成像，研究了GaAs-AlGaAs量子阱管（QWT）纳米线的发光和内部结构，首次允许这些纳米线的发光特性与其尺寸和内部3D结构之间的强大相关性。除了核心发光和微小缺陷相关的贡献，每个纳米线显示一个或多个QWT峰与不同直径的纳米线区域。对应于每个QWT峰的GaAs壳厚度的值，然后确定从纳米线的直径，通过采用多壳生长模型后，对实验数据（芯直径和GaAs和AlGaAs壳厚度）的验证从分析的三维重建的STEM断层扫描的GaAs-AlGaAs QWT纳米线。我们发现，QWT峰值能量作为这样估计（3-7 nm）GaAs壳厚度的函数是40-120毫电子伏以下的激子复合的理论值对称地包裹在一个中心核心周围的均匀QWT。然而，3D断层图像的分析进一步证明了方位角不对称性以及GaAs壳厚度的（方位角和轴向）随机波动，表明QWT发射的红移主要是由于载流子局部化。沿着纳米线轴的QWT发射强度的CL映射允许直接对发射的纳米级定位进行成像，从而支持上述图片。我们的研究结果有助于更深入地了解QWT纳米线的发光结构关系，并将促进其作为未来单片集成到硅上的高效纳米激光源的应用。
2019-10-17 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Wurtzite phase control for self-assisted GaAs nanowires grown by molecular beam epitaxy
III-V族半导体纳米线晶相的精确控制是器件应用的一个重要里程碑。在这项工作中，我们提出了一种方法来选择和保持纤锌矿（WZ）晶体相的自辅助纳米线。通过选择NW生长过程是自调节系统的特定制度，选择锌-尖晶石（ZB）或WZ相的主要实验参数是V/III通量比。后者可以通过改变As通量来监测，并且当Ga液滴的润湿角落在目标区间（通常在WZ相生长的90°-125 °范围内）时，驱动系统朝向静止状态。原位RHEED演变，高分辨率扫描透射电子显微镜（HRSTEM），暗场透射电子显微镜（DF-TEM），和光致发光（PL）数据的分析都证实了一个扩展的几微米长的纯WZ段的控制通过MBE生长的自辅助GaAs纳米线与V/III的通量比为4.0。
2020-07-31 cond-mat.mtrl-sci
Photocurrent and Photoconductance Properties of a GaAs Nanowire
本文报道了自由悬浮的p掺杂GaAs单根纳米线的光电流和光电导过程。纳米线通过分子束外延（MBE）生长，并且它们通过聚焦离子束（FIB）沉积技术电接触。所观察到的光电流是在纳米线和金属源-漏电极之间的肖特基接触处产生的，而所观察到的光电导信号可以由位于纳米线表面的光学产生的载流子引起的光电门效应来解释。这两种光电效应都对激发激光场的偏振敏感，从而实现偏振相关的光电探测器。
2009-05-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quasi one-dimensional transport in single GaAs/AlGaAs core-shell nanowires
我们提出了一种新颖的方法来制造单一的GaAs/AlGaAs核壳纳米线具有强大的和可重复的传输性能。核-壳结构被埋在绝缘GaAs覆盖层中，并在使用高掺杂生长衬底和顶部扩散接触的两个探针设置中生长时连接。测得的电导示出了非欧姆行为与温度和电压偏置依赖性遵循幂律，如预期的准一维系统。
2011-01-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Untangling the role of oxide in Ga-assisted growth of GaAs nanowires on Si substrates
研究了氧化物对Ga辅助生长GaAs纳米线的影响。三种不同类型的氧化物具有不同的结构和化学被认为是。我们观察到，实现纳米线生长所需的临界氧化物厚度取决于氧化物的性质和它是如何处理的。此外，我们发现，不同的生长条件，如温度和镓率需要成功的纳米线生长在不同的氧化物。我们概括的氧化物的特性，如表面粗糙度，化学计量和厚度方面的结果。这些结果构成了一个步骤，进一步向集成GaAs技术的Si平台。
2013-07-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A Roadmap for Controlled and Efficient n-type Doping of Self-assisted GaAs Nanowires Grown by Molecular Beam Epitaxy
GaAs纳米线的N型掺杂已被证明是困难的，因为硅杂质的两性特性通过纳米线生长机制和生长条件而增强。本文报道了用Te施主自辅助分子束外延法可控生长载流子密度高达1020电子/cm ~ 3的n型GaAs纳米线。高掺杂纳米线的载流子密度和电子迁移率的提取，通过结合传输测量和开尔文探针力显微镜分析在单线场效应器件。低温光致发光被用来表征Te掺杂的纳米线的杂质浓度的几个数量级。这些技术的组合使用允许的生长条件的精确定义所需的有效的碲掺入。
2021-04-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Poole-Frenkel Effect and Phonon-Assisted Tunneling in GaAs Nanowires
我们目前的电子输运测量GaAs纳米线生长的无催化剂的金属有机化学气相沉积。尽管纳米线掺杂有相对高浓度的替代杂质，我们发现它们的电阻非常高。通过测量足够高的纵横比纳米线单独在原位，我们解耦的接触的作用，并表明，这种半绝缘的电行为是陷阱介导的载流子传输的结果。我们观察到普尔-弗伦克尔运输跨越声子辅助隧穿在较高的领域，与隧穿时间主要取决于基本的物理常数的理论预测。通过使用原位电子束照射的单个纳米线，我们探测的纳米线电子传输时，自由载流子可用，从而揭示了接触的性质。
2010-10-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Measurement and simulation of anisotropic magnetoresistance in single GaAs/MnAs core/shell nanowires
我们报告了通过分子束外延合成的单核/壳GaAs/MnAs纳米线的低场磁电阻的四个探针测量，证明了跟踪场相关磁化的各向异性磁电阻的清晰特征。与微磁模拟的比较表明，磁阻数据的主要特征可以明确地归因于具有锌砷化镓芯的纳米线段。磁阻，磁化和晶体结构之间的直接相关性提供了一个强有力的手段，表征个别混合铁磁体/半导体纳米结构。
2012-01-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Field emission from self-catalyzed GaAs nanowires
本文报道了在Si（111）衬底上生长的自催化GaAs纳米线的场发射特性。测量是在扫描电子显微镜室中实现的，该室具有纳米控制的钨针尖作为阳极。在Fowler-Nordheim理论的框架下对实验数据进行了分析。我们证明了稳定的电流高达10 $^{-7}$ A发射的单纳米线的尖端，与场增强因子$β$高达112的阳极-阴极距离d=350 nm。实验发现，$β$与阳极-阴极距离呈线性关系，Ga催化剂液滴的存在抑制了纳米线尖端的电流发射。这允许检测来自纳米线侧壁的场发射，其以降低的场增强因子和稳定性发生。这项研究进一步将GaAs技术扩展到真空电子学应用。
2017-09-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Residual strain and piezoelectric effects in passivated GaAs/AlGaAs core-shell nanowires
我们观察到一个系统的红移的钝化GaAs/Al 0.35 Ga 0.65 As核壳纳米线的带边的壳层厚度增加到100 nm。在发射和吸收实验中检测到的位移，达到最厚的壳纳米线的值高达14毫电子伏。这种红移的一部分是由AlGaAs壳层对GaAs芯施加的小拉伸应变引起的，与理论计算一致。对这种红移的额外贡献来自于由于壳中的Al波动而在纳米线芯内部发展的轴向压电场。
2013-02-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
A first-principles systematic study of GaAs nanowires
在本文中，我们提出了一个详细的分析的原子和电子结构的GaAs纳米线使用第一性原理赝势计算。我们考虑了六种不同类型的纳米线，具有不同的直径都沿[111]方向生长，并揭示了有趣的趋势之间的结合能和纳米线的类型与不同的直径。通常，对于小直径，具有纤锌矿堆叠的纳米线的平均结合能高于具有锌尖晶石堆叠的纳米线。我们发现，这里考虑的裸纳米线是半导体的，并继续半导体表面悬挂键与氢原子钝化后。然而，与具有两个悬挂键的表面原子相关的表面态在锌层堆叠中发生在带隙中，并且可以减小带隙以将纳米线从半导体状态改变为金属状态。这些纳米线在氢钝化后变成半导体。即使一些纳米线的带隙随着直径的增加而减小并因此揭示了量子限制效应，但通常带隙变化是相当复杂的，并且取决于类型和几何形状、直径、弛豫类型以及表面原子的悬挂键是否被氢饱和。
2010-12-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Single photon emitters in thin GaAsN nanowire tubes grown on Si
University of Basel（巴塞尔大学）；EPFL（洛桑联邦理工学院）；CNR - Istituto Officina dei Materiali (IOM)（国家研究委员会材料研究所）；Sapienza Università di Roma（罗马第一大学）
本研究通过等离子体辅助分子束外延在Si(111)上单片集成生长了无缺陷的薄GaAs/GaAsN/GaAs核-多壳层纳米线，实现了带隙减小400 meV且二阶自相关函数低至0.056的优异单光子发射。
2024-11-05 cond-mat.mtrl-sci physics.optics quant-ph
Unintentional high density p-type modulation doping of a GaAs/AlAs core-multi-shell nanowire
在GaAs/AlAs核/壳纳米线（NW）中实现显著掺杂具有相当大的技术重要性，但由于掺杂剂原子的两性行为而仍然是一个挑战。在这里，我们表明，在AlAs壳层中放置一个窄的GaAs量子阱有效地吸收了残余的碳受体，导致\emph{unintentional} p型掺杂。磁光研究这样的GaAs/AlAs核多壳NW揭示量子受限发射。NW电子结构的理论计算证实了由于壳层中1~nm GaAs层中的电离碳受主的存在，载流子在核/壳界面处被量子限制。在高磁场下的显微光致发光显示了一个清晰的信号，即避免了$n=0$朗道能级发射线与$n=2$朗道能级TO声子复制品的交叉。这种耦合是由共振空穴-声子相互作用引起的，这表明结构中存在较大的二维空穴密度。
2014-04-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Luminescence of GaAs nanowires consisting of wurtzite and zincblende segments
通过分子束外延生长的GaAs纳米线（NW）可以包含锌钛矿（ZB）和纤锌矿（WZ）相的片段。根据生长条件，我们发现，这种纳米线的光发射主要发生在ZB GaAs [E（g，ZB）]的带隙能量以上或以下。该结果与以下假设一致：纤锌矿GaAs的带隙能量[E（g，WZ）]大于E（g，ZB），并且沿着线轴具有交替的ZB和WZ段的GaAs NW建立了II型能带对准，其中在ZB段内捕获的电子与相邻WZ段的空穴重新结合。因此，相应的跃迁能量取决于电子的约束程度，并且对于非常薄的ZB段，超过E（g，ZB）的跃迁能量是可能的。在低温下，碳受体的掺入在确定光谱分布中起主要作用，因为这些受体可以有效地结合ZB片段中的空穴。从在室温下进行的单GaAs纳米线的阴极发光测量，我们推导出的差异E（g，WZ）-E（g，ZB）的下限为55毫电子伏。
2012-01-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Structural and optical properties of high quality zinc-blende/wurtzite GaAs hetero-nanowires
本文报道了三种不同的GaAs纳米线的结构和光学性质，它们具有100%的锌-锗结构，平均为30%和70%的纤锌矿。通过透射电子显微镜观察到纳米线中的各种较短和较长的锌尖晶石或纤锌矿晶体相。观察到尖锐的光致发光线的发射能量从1.515 eV调谐到1.43 eV时，纤锌矿的百分比增加。发射峰的下移可以通过在这些纳米线中存在的界面处、量子阱中和随机短周期超晶格中的载流子限制来理解，假设纤锌矿和锌掺杂GaAs之间的交错带偏移。后者也证实了时间分辨测量。阴极发光测量也证明了这些光学跃迁的极端局部性质。单根导线上的拉曼光谱显示不同的应变条件，这取决于纤锌矿的内容，也影响了频带的对齐。最后，发生的两个晶体相的热力学方面进行了讨论。
2009-07-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
