硅纳米线的形变势与电子-声子耦合

硅纳米线和微米线中的巨压阻效应

On giant piezoresistance effects in silicon nanowires and microwires

在大量的表面耗尽硅纳米和微结构中，实验研究了先前报道的硅纳米线中的巨压阻（PZR）。示出的电阻随时间变化强烈，由于在样品表面的电子和空穴捕获。重要的是，这种随时间变化的抗性表现为与其他地方报道的相同的明显的巨大PZR。通过及时调节施加的应力，发现结构的真实PZR与体硅的PZR相当。

分枝硅纳米线的原子结构和弹性性质的理论研究

Theoretical Study of Atomic Structure and Elastic Properties of Branched Silicon Nanowires

从理论上研究了叉状和树枝状Y型硅纳米线结的原子结构和弹性性质，并利用Tersoff原子间相互作用势计算了有效杨氏模量.在弯曲的最后阶段，在Y形线的不同部分之间形成新的接合。结果发现，所考虑的纳米线的刚度可以与碳纳米管Y-结的刚度进行比较。

硅纳米线网络：大尺度原子电子结构分析

Networks of silicon nanowires: a large-scale atomistic electronic structure analysis

硅纳米线网络具有有趣的电子特性，超越了基于单个纳米线量子限制的预测。采用大规模的原子赝势计算，尚未开发的分支纳米结构的子系统水平，以及在充分的组装进行了研究。最终产品是一个简单的，但通用的表达式的带隙和带边排列的多重交叉硅纳米线的各种直径，交叉数，和线的取向。沿着这条线的进一步进展可能会推翻硅纳米线网络的自下而上的方法，通过从功能开始并导致实现结构的自上而下的设计。

真实尺寸硅纳米线器件热输运的原子模拟

Atomistic simulations of heat transport in real-scale silicon nanowire devices

利用原子晶格动力学和散射理论，我们研究了纳米器件的热输运的10 nm厚的硅纳米线，从10到100 nm长，夹在两个散装水库。我们发现，在设备中的热传输显着不同的悬浮延长纳米线，由于声子散射在接触界面。我们发现，热传导和声子输运制度可以调整从弹道扩散通过改变纳米线的表面粗糙度和它们的长度。在含有短晶体线的器件中，声子隧穿发生并增强了超过单个接触的电导。

基于硅纳米线掺杂调制的简单可控单电子晶体管

A simple and controlled single electron transistor based on doping modulation in silicon nanowires

利用栅控硅纳米线制作了一种简单、重复性好的单电子晶体管。该结构是在绝缘体上硅薄膜上制成的金属氧化物半导体场效应晶体管。晶体管的沟道在低温下为库仑岛。在栅极的每一侧上沉积的两个氮化硅间隔物产生沿着纳米线的掺杂调制，其产生隧道势垒。这种屏障是固定和受控的，就像金属SET一样。库仑振荡的周期由晶体管的栅极电容设置，因此由光刻控制。还表征了源极和漏极电容。该设计可用于构建更复杂的SET设备。

硅纳米线弯曲行为研究：纳米力学建模视角

Investigation of the Bending Behavior in Silicon Nanowires: A Nanomechanical Modeling Perspective

本研究采用五种纳米力学模型与分子动力学模拟，探究不同尺寸、晶体取向硅纳米线的弹性特性，揭示表面效应与各向异性对其力学行为的显著影响，深化了硅纳米线尺寸依赖行为与纳米尺度表面特性的认知。

半金属硅纳米线：多表面悬挂键和非磁性掺杂

Half-Metallic Silicon Nanowires: Multiple Surface Dangling Bonds and Nonmagnetic Doping

通过第一性原理密度泛函理论计算，发现氢钝化的[100]方向多表面悬挂键（SDB）和硼掺杂的硅纳米线（SiNW）可以具有100%自旋极化的半金属基态，并且半金属性对外部电场具有很强的抵抗能力.在各种SDB的情况下，H钝化的SiNW也可以是铁磁或反铁磁半导体。本研究不仅提供了一种可能的路线，工程师半金属硅纳米线不包含磁性原子，但也揭示了操纵纳米线的自旋相关的性质，通过表面钝化。

自支撑硅纳米线声子色散和晶格性质的原子模型<100>

Atomistic modeling of the phonon dispersion and lattice properties of free-standing <100> Si nanowires

采用<100>基于原子力常数的修正价力场（MVFF）方法对硅纳米线（SiNW）中的声子色散进行了模拟。该模型复制体硅声子色散非常好。在硅纳米线中，除了四个类似声学的分支外，还出现了许多平坦的分支，这表明这些纳米线中存在强烈的声子约束，并强烈影响其晶格性质。的声速（Vsnd）和晶格热导率（kl）的减少，而由于增加的声子约束和表面体积比（SVR）的比热（Cv）增加的导线横截面尺寸减小。

硅纳米线带隙改性

Silicon nanowire band gap modification

采用密度泛函理论研究了不同种类的表面终止剂对小直径（1 nm）硅纳米线带隙的影响.由于量子限制，小直径的导线表现出直接带隙，随着导线直径变窄而增加，而与表面终止无关。这种效应已经在以前的实验和理论研究中观察到的氢化线。对于固定的横截面，用于饱和硅表面的官能团显著地改变了带隙，导致高达电子伏特的相对能量偏移。带隙位移的细节追踪到硅价带和前线轨道的终止基团，这是在竞争与量子限制之间的杂交。

分段纳米线的热导率

Thermal Conductivity of Segmented Nanowires

本文综述了分段纳米线声子热导率的研究进展，重点介绍了具有恒定截面和周期性调制截面的Si和Si/Ge结构的声子热导率的理论结果。我们描述了使用面心立方晶胞和Born-von Karman晶格振动模型计算分段纳米线中的声子能谱。在这样的纳米结构中的声子谱的修改导致声子热导率的强烈降低和热传递的抑制，由于声子模式在纳米线段中的捕获。分段纳米线在热电能发电的可能的实际应用进行了讨论。

纳米线量子点中受限声子诱导的电子自旋弛豫

Unique Electron Spin Relaxation Induced by Confined Phonons in Nanowire-Based Quantum Dots

从理论上研究了束缚声子引起的晶格基量子点中电子自旋弛豫。由于受限声子的一维性质，受限声子的van Hove奇异性和电子-声子耦合的形状因子的零可以导致自旋弛豫速率的独特特征。在范霍夫奇点处可以得到极强的自旋弛豫。同时在形状因子为零时，自旋弛豫速率也被大大抑制。这种独特的特征表明了基于锗的量子点在操纵自旋态方面的灵活性。这也为研究受限声子的性质提供了一种方法。

硅纳米线原位表面钝化显著减少表面复合

Dramatic reduction of surface recombination by in-situ surface passivation of silicon nanowires

纳米线具有独特的光学性质[1-4]，被认为是能量收集应用（如太阳能电池）的重要组成部分。[2，5-8]然而，由于其大的表面与体积比，载流子通过表面态的复合将纳米线中的载流子扩散长度减少了几个数量级，[9]通常导致基于纳米线的太阳能电池的低效率（百分之几或更少）。[7，8，10，11]通过表面钝化减少复合对于实现高性能纳米尺寸的光电子器件是至关重要的，但在很大程度上仍未被探索。[7，12-14]在这里，我们表明，涂覆在单晶硅纳米线（sc-SiNW）上的非晶硅（a-Si）薄层，在汽-液-固（VLS）过程中原位形成核-壳结构，将表面复合降低了近两个数量级。在调制光的照射下，我们测量到单个核壳纳米线的光敏性比没有壳的常规纳米线提高了90倍以上。纳米线的光吸收的模拟表明，强吸收的a-Si壳层有助于这种效果，但我们得出的结论是，这种效果主要是由于表面钝化增强载流子寿命。

扭结硅纳米线的机械振荡：一种天然的纳米尺度弹簧

Mechanical Oscillation of Kinked Silicon Nanowires: a Natural Nanoscale Spring

我们进行经典的分子动力学模拟，以证明应用扭结硅纳米线（KSiNWs）作为纳米弹簧。在千兆赫频率范围内的弹簧类振荡成功地使用类似的程序作为一个经典的质量弹簧振荡器的致动。通过能谱分析，我们检测到了类似弹簧的机械振荡和其他一些低频振荡，在KSiNWs中，随着纵横比的减小，横模出现了维度交叉现象。我们的研究结果揭示了KSiNW的弹性特性，并为其在纳米机械器件中的应用开辟了一条道路。

探测核壳硅纳米线中的超快载流子动力学和非线性吸收与折射

Probing ultrafast carrier dynamics and nonlinear absorption and refraction in core-shell silicon nanowires

我们研究的弛豫动力学的光生载流子在硅纳米线组成的结晶芯和周围的非晶壳，使用飞秒时间分辨差分反射率和透射光谱在光子能量为3.15 eV和1.57 eV。差分透射率和反射率瞬变的复杂行为是来自纳米线表面和衬底上的晶体芯和非晶硅的混合贡献，其中状态填充和光致吸收的竞争效应支配载流子动力学。在增加光生载流子密度时观察到更快的弛豫速率。独立的实验结果上的结晶蓝宝石上的硅帮助我们在分离的贡献，在纳米线样品中的结晶芯和非晶区域的载流子动力学。此外，在1.57 eV的单束z扫描非线性传输实验中，在开放和封闭的孔径配置产生双光子吸收系数β $ (~3 cm/GW) and nonlinear refraction coefficient \$gamma$（-2.5 × 10 ^-4 cm 2/GW）。

自支撑半导体纳米线中声学声子约束的直接观测

Direct Observation of Acoustic Phonon Confinement in Free-Standing Semiconductor Nanowires

与电子波类似，半导体中的声子态也会经历由外部边界引起的变化。在具有周期性调制的弹性常数或质量密度的结构（称为声子晶体）中声学声子谱的修改已被实验证明并在实际应用中使用。通过空间限制改变单个纳米结构中的声学声子谱的可能性将为控制纳米尺度下的声子-电子相互作用和热传导带来巨大的好处。然而，尽管强大的科学和实践的重要性，决定性的实验证据的声学声子限制在个别独立的纳米结构，如纳米线，仍然失踪。长度尺度，在声子色散经历的变化和声子群速度减少的可能性，进行了辩论。在这里，我们利用专门设计的高品质GaAs纳米线（NW）具有不同的直径，D，和大的纳米线间的距离，直接演示声学声子限制。用布里渊-曼德琉斯光谱进行的测量揭示了在D大至~128 nm的NW中频率从4 GHz至40 GHz的受限声子极化分支，即在长度尺度上，其超过GaAs中的“灰色”声子平均自由程几乎一个数量级。声子色散的修改和声子能量标度与D在个别纳米线是在良好的协议与理论。所获得的结果可以导致更有效的声学声子的纳米级控制，有利于纳米电子学，热电能量转换，热管理，和新的自旋电子技术。

GaAs纳米线的Poole-Frenkel效应和声子辅助隧穿

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。

声子色散的改进价力场方法：从锌纳米块体到纳米线

Modified valence force field approach for phonon dispersion: from zinc-blende bulk to nanowires

正确估计超尺度CMOS和热电半导体器件的热特性需要在这样的结构中进行精确的声子建模。本文详细介绍了用改进的价力场方法计算锌半导体中声子色散的方法。在引入适当的边界条件后，将模型从体材料扩展到纳米线材料。声子计算的计算需求随着导线横截面尺寸的增加而迅速增加。结果表明，纳米线的声子谱与体分散体有很大的不同。这表现在这些导线中不同的物理和热特性的形式上。我们相信，这种模型和方法将证明有利于在下一代超尺度半导体器件的晶格动力学的理解。

硅纳米线中的输运：径向掺杂分布的作用

Transport in Silicon Nanowires: Role of Radial Dopant Profile

研究了磷掺杂硅纳米线的电子输运性质。通过结合从头算密度泛函理论（DFT）计算和递归格林函数方法，我们计算了不同P掺杂杂质分布的200 nm长硅纳米线的电导分布.我们发现，掺杂剂的径向分布影响的电导性能显着：表面掺杂的导线有较长的平均自由路径和较小的样品到样品的波动，从弹道到扩散运输的交叉。这些发现可以用单个掺杂原子的散射特性来定量预测，这意味着在实际的器件建模中，相对简单的计算就足够了

Lithography Free Process for the Fabrication of Periodic Silicon Micro/Nano-Wire Arrays and Its Light-trapping Properties

Vertically aligned silicon micro/nanowire arrays of different sizes have been synthesized by combining the modified metal-assisted chemical etching (MACE) and reactive ion etching (RIE) methods. This is a novel lithography-free method to fabricate silicon micro/nanowire arrays. The size of micro/nanowire arrays is controlled by controlling the etching rate and diameter of silica particles. The silicon micro/nanowire geometry can utilize for efficient collection of photo-generated charge carriers from impure silicon wafers, which have a short minority carrier diffusion length also act as a self…

晶格基量子点中受限声子诱导的单重态-三重态弛豫

Singlet-triplet relaxation induced by confined phonons in nanowire-based quantum dots

从理论上研究了束缚声子在晶格基量子点中诱导的单重态-三重态弛豫。由于受限声子的准一维性质，单重态-三重态弛豫速率随磁场的变化呈现多峰，并且在单重态-三重态反交叉附近，单重态和自旋上三重态之间的弛豫速率增强.我们比较了变形-势耦合和压电耦合的影响，发现在大多数情况下，变形-势耦合控制弛豫速率。

单晶硅表面自组装铁硅氧化物纳米线的制备

Synthesis of Self-assembled Iron Silicon Oxide Nanowires onto Single-crystalline Si(100)

将单晶Si（100）片置于加热至70 ~ 100 ℃的硫酸铁铵、过氧化氢和三乙胺溶液中，合成了铁硅氧化物纳米线。制备了直径约为10 nm（在未刻蚀的Si（100）晶片上）和约为75 nm（在刻蚀的Si（100）晶片上）的铁硅氧化物纳米线及其自组装体。基于实验证据，提出了铁硅氧化物纳米线形成的可能机制。

不同截面形状硅纳米线热导率的通用测量仪

A Universal Gauge for Thermal Conductivity of Silicon Nanowires With Different Cross Sectional Geometries

利用分子动力学模拟研究了不同截面形状的硅纳米线的热导率。结果表明，导热系数随比表面积的增大而单调减小。更有趣的是，对于具有中等横截面积（大于20 nm^2）的硅纳米线，观察到热导率对SVR的简单通用线性依赖性，而与横截面几何形状无关。结果，在具有相同横截面积的不同形状的硅纳米线中，具有三角形截面的硅纳米线具有最低的热导率。本文的研究不仅为不同截面形状的导热系数提供了一种通用的测量方法，而且为通过几何形状调节导热系数提供了设计指导。

硅纳米线中的电子迁移率

Electron mobility in silicon nanowires

采用自洽Poisson-Schrödinger-Monte Carlo方法计算了矩形硅纳米线晶体管的低场电子迁移率。通过将线宽度从30 nm减小到8 nm来研究迁移率的声子限制和表面粗糙度限制分量的行为，该宽度范围捕获二维（2D）和一维（1D）电子输运之间的交叉。声子限制的迁移率，其特征在于在低和中等的横向场的运输，被发现减少由于在电子-声子波函数重叠的增加而减少线宽度。与此相反，在非常高的横向领域，这是有限的表面粗糙度散射的流动性，随着减少线宽度由于体积反转。文中还简要讨论了声子限制的重要性。

硅及其纳米结构中的压阻效应

Piezoresistance in Silicon and its nanostructures

压阻是由施加的机械应力引起的固体的电阻或更具体地电阻率的变化。这种效应在块状晶体材料如硅中的起源主要是电子结构的变化，这导致载流子有效质量的改变。在过去的几年里，人们对半导体纳米结构的压阻特性越来越感兴趣，这在很大程度上是由于硅纳米线中的巨大压阻效应比已知的体效应大两个数量级以上。这篇综述旨在通过总结过去10年来开展的主要工作，提出围绕硅纳米结构中巨型压阻的索赔和反诉的争议。可以从文献中得出的主要结论是：i）在未栅控硅纳米线中的巨压阻效应的可再现证据是有限的，ii）在栅控纳米线中，巨效应已经被几个作者再现，iii）巨效应与体硅压阻或由于累积层和异质结构中的量子限制而产生的巨效应根本不同，指向压阻的静电起源的证据，iv）释放的纳米线倾向于具有比未释放的纳米线稍大的压阻系数，以及v）对自下而上生长的纳米线进行的工作不足以排除它们与自上而下纳米线相比在性质上的根本差异。在此基础上，提出了今后可能的研究方向。

溶液处理硅纳米线场效应晶体管电滞特性的电学分析

Electrical analysis of hysteresis in solution processed silicon nanowire field effect transistors

硅纳米线（Si NW）是可溶液加工的场效应晶体管（FET）的理想候选物。纳米线沟道和栅极电介质之间的界面在FET性能中起着至关重要的作用，并且它可能是造成不希望的效应的原因，例如当施加栅极电压时由于阈值电压偏移而导致的I-V特性的滞后。使用栅极电压偏置应力测量，我们表明，高达40 V的大滞后与SiO2电介质的Si NW FET主要是由于在纳米线/SiO2界面的空穴陷阱。证明了一种使用可溶液加工的含氟聚合物电介质Cytop在顶栅配置中将这种滞后降低到仅2.5V的方法。实验结果表明，硅纳米线晶体管中的表面陷阱的密度主要取决于介电层的性质。通过评估基于SiO2底部电介质和顶部Cytop电介质层的代表性双栅极FET的场效应传输行为来研究栅极电介质的影响。对这些器件进行了表征，发现纳米线/SiO2界面处的空穴陷阱密度（1 × 10^13 cm-2）比纳米线/含氟聚合物界面处的空穴陷阱密度（7.5 × 10^11 cm-2）高一个数量级。

硅纳米结构中自陷激子形成的原子模拟：从量子点到纳米线的转变

Atomistic simulations of self-trapped exciton formation in silicon nanostructures: The transition from quantum dots to nanowires

采用含时近似密度泛函理论方法，计算了氢钝化大长径比硅纳米结构的吸收光谱和发光光谱。系统地研究了轴向和径向电子约束效应。对于长度小于2 nm的短纳米棒，激发态弛豫导致了显著的Stokes位移，但对发光强度影响很小。自陷激子的形成同样只观察到短的纳米结构，较长的线表现出完全离域的激子，在激发态的最小几何失真可以忽略不计。

氧化硅纳米线的弹道电导

Ballistic Conductance in Oxidized Si Nanowires

利用密度泛函理论结合格林函数散射方法研究了硅纳米线中局部氧化对空穴输运的影响，以及改变硅原子在线表面的氧化态的影响.对于硅纳米线的生长方向沿[110]和几个纳米的直径，它被发现，引入氧桥和背键不显着降低空穴传输的电压高达几百毫伏相对于价带边缘。因此，平均自由程与晶体管和其他纳米电子应用所设想的线长度相当或更长。沿着[100]取向的纳米线的传输是不太有利的，因此在空穴迁移率方面为[110]纳米线取向提供了优势，如在一些生长方法中优先产生的。

碱金属和碱土金属插层硅纳米线的电子性质

Electronic Properties of Alkali- and Alkaline-Earth-Intercalated Silicon Nanowires

我们提出了一个第一性原理研究的电子性质的硅笼形纳米线插入各种类型的碱金属或碱土金属原子。我们发现纳米线的能带结构可以通过改变纳米线中的杂质原子来调节。所得系统的电子特性可以从金属到具有直接带隙的半导体变化。这些特性使得纳米线特别适合于电子和光电子应用。

硅纳米线的稳定性和可塑性：线周长的作用

Stability and plasticity of silicon nanowires: the role of wire perimeter

利用分子动力学模拟研究了硅纳米线的稳定性和可塑性。我们考虑了纳米线，<100><110>和<112>生长方向与几个直径和表面刻面配置。我们发现，金属丝周长，而不是金属丝直径，是有意义的尺寸参数。因此，表面刻面对纳米线能量起着核心作用，这遵循普遍的标度律。此外，我们还计算了硅纳米线对外部负载的响应。结果进行了比较，现有的实验和从头算数据。

具有天然氧化表面态的硅纳米线的力学性能

Mechanical Properties of Silicon Nanowires with Native Oxide Surface State

针对分子动力学模拟硅纳米线力学行为时因未考虑真实表面态存在局限的问题，该研究纳入天然氧化层，分析多参数对其拉伸变形的影响，完善了硅纳米线尺寸相关力学性能的认知。

Silicon Carbide纳米线中碳团簇的理论研究

Theoretical Study of Carbon Clusters in Silicon Carbide Nanowires

利用第一性原理方法对碳化硅纳米线中的碳团簇进行了理论研究。我们研究了氢钝化SiC纳米线沿[100]和[111]方向生长的碳原子团簇和反位团簇。这些团簇的形成能计算为碳浓度的函数。我们验证了SiC纳米线中碳缺陷的能量稳定性强烈依赖于纳米线表面的组成：碳包覆[100] SiC纳米线中能量最有利的构型预计不会发生在硅包覆[100] SiC纳米线中。一些聚集体的结合能也得到了，他们表明，在SiC纳米线的碳团簇的形成是积极的青睐。

纳米线量子功能器件的研究进展

Development of nanowire devices with quantum functionalities

硅在过去的50年里一直主导着微电子工业。由于其零核自旋同位素（28 Si）和低自旋轨道耦合，人们认为硅可以成为在量子力学定律下操作的全新一代器件的优良主体材料[1}。然而，半导体纳米线由于其一维结构和性质而提供了作为纳米器件的下一个构建块的巨大潜力[2]。我们描述了一种制备掺杂的气-液-固（VLS）生长的硅纳米线样品的制造工艺，在2端和4端测量装置中进行电特性分析。

Sb介导的硅基InAs纳米线层错密度最小化对迁移率的增强

Mobility Enhancement by Sb-mediated Minimisation of Stacking Fault Density in InAs Nanowires Grown on Silicon

报道了用无催化剂分子束外延法在硅（111）衬底上生长InAs $_{1-x}$ Sb $_{x}$纳米线（$0\leq x \leq 0.15$）。我们观察到随着锑含量的增加，InAs $_{1-x}$ Sb $_{x}$纳米线晶体结构中的堆垛层错密度急剧下降。这种减少导致场效应迁移率的显着增加，这是在室温下的InAs $_{0.85}$ Sb $_{0.15}$纳米线比InAs纳米线大三倍以上。

高压下硅纳米线的反常拉曼特征

Anomalous Raman features of silicon nanowires under high pressure

硅纳米线（SiNWs）（直径< 10 nm）在高压（<= 15 GPa）下转变为具有明显声子限制的刚性条纹状结构的潜力，而不是按照先前的报告的非晶化，使用原位拉曼光谱进行了证明。新观察到的二阶横向光学（2TO）拉曼模式分裂为2TO（L）和2TO（W）声子模式在>= 5 GPa建立了这些硅纳米线的高度各向异性和模式依赖的压力响应。与其他纳米结构硅和体硅相比，该新型结构的性能在增加的线性模量、更局部化的声子限制和更少的非谐性方面更优越。

硅基纳米线场效应晶体管电路仿真与设计的紧凑模型

A Compact Model of Silicon-Based Nanowire Field Effect Transistor for Circuit Simulation and Design

随着传统的硅金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）接近其尺寸极限，许多新的器件结构正在被广泛探索。其中，硅纳米线晶体管（SNWT）引起了广泛关注。为了深入了解器件物理特性并评估SNWT的性能极限，仿真变得越来越重要。本工作的目标是：1）从理论上探讨SNWT的基本物理（例如，静电学、输运和能带结构），以及2）评估SNWT的性能极限和缩放潜力，并解决SNWT设计问题。基于计算机进行的模拟基本上是基于DFT使用NEGF形式主义。硅纳米线已经通过选择性地掺杂纳米线而被建模为PN二极管（齐纳二极管）、PIN二极管、PIP和NIN二极管配置，并且通过将纳米线的一端偏置到地并且将纳米线的另一端从-1V扫描到1V以获得相应二极管的电特性来进行模拟。为了确定硅纳米线中的建模二极管的有效性，已经通过选择性掺杂使用锗纳米线对相同的二极管进行建模，并且以相同的方式进行模拟，以获得基于锗纳米线的二极管的电特性，其已经用作分析使用硅纳米线获得的特性的参考。与传统的基于体硅和锗的二极管相比，模型化的二极管在尺寸上非常小。这项工作是其次是建模和模拟的栅极周围的纳米线场效应晶体管使用两个不同的栅极MOSFET，其次是温度依赖性的纳米线FET的特性和关态电流和电导的变化，使用两个MOSFET。

弯折硅纳米线热导率的调制：声子交换和箍缩效应

Modulation of Thermal Conductivity in Kinked Silicon Nanowires: Phonon Interchanging and Pinching Effects

我们进行分子动力学模拟，以研究在硅纳米线的扭结的热导率的降低。在室温下还原率可高达70%。还计算了还原的温度依赖性。通过计算声子极化矢量，发现两种机制是导致热导率降低的原因：（1）纵向声子模和横向声子模之间的相互作用;（2）扭曲和横向声子模的箍缩效应，即一种新的局域化机制.我们的工作表明，声子互换和箍缩效应，诱导扭结，是全新的和有效的方式在调制的纳米线的热传递，这使得扭结硅纳米线是一个有前途的候选热电材料。

钝化氧化阈值附近硅微米和纳米颗粒生长的Si3N4单晶纳米线

Si3N4 single-crystal nanowires grown from silicon micro and nanoparticles near the threshold of passive oxidation

采用一种简单、无催化剂的氧化物辅助法制备了氮化硅纳米线，并在短时间内获得了较高的产率。在对现有技术进行简要分析后，我们揭示了氧分压所起的关键作用：当氧分压略低于被动氧化的阈值时，高产率会抑制覆盖纳米线的任何二氧化硅层的形成，并且由于合成温度，可以控制纳米线尺寸。

用于Seebeck发电机的硅纳米线的工业可扩展工艺

Industrially Scalable Process for Silicon Nanowires for Seebeck Generators

直径为25 nm的单晶硅纳米线的热导率比块体材料的热导率低两个数量级，这一观察结果吸引了人们对硅作为潜在有效热电材料的兴趣。然而，只有当多晶硅可以取代单晶硅并且纳米线的制备不涉及任何先进的光刻技术时，这种潜在的兴趣才有希望转化为实际的兴趣。在这项工作中，我们展示了一种基于控制蚀刻和填充凹陷区域的技术，并采用标准光刻和沉积蚀刻方法，成功地制备了线密度为3E 6 cm^-1的多晶硅纳米线（直径为25 nm，长度为厘米级）。

半金属硅纳米线

Half-metallic silicon nanowires

通过第一性原理计算，我们预测了过渡金属（TM）原子掺杂的硅纳米线具有半金属基态。它们在一个自旋方向上是绝缘体，但在相反的自旋方向上显示出金属性质。在TM原子的高覆盖率下，铁磁硅纳米线对于具有高磁矩的两个自旋方向都变成金属的，并且还可以在费米能级处具有显著的自旋极化。自旋相关的电子性质可以通过改变掺杂剂TM原子的类型以及纳米线的直径来设计。目前的结果不仅是科学的兴趣，但也可以启动新的研究硅纳米线的自旋电子应用。

Structural properties of Silicon-Germanium and Germanium-Silicon Core-Shell Nanowires

Core-shell nanowires made of Si and Ge can be grown experimentally with excellent control for different sizes of both core and shell. We have studied the structural properties of Si/Ge and Ge/Si core-shell nanowires aligned along the $[110]$ direction, with diameters up to 10.2~nm and varying core to shell ratios, using linear scaling Density Functional Theory (DFT). We show that Vegard's law, which is often used to predict the axial lattice constant, can lead to an error of up to 1\%, underlining the need for a detailed \emph{ab initio} atomistic treatment of the nanowire structure. We analys…

非晶包覆纳米线中声子输运的原子格林函数方法

Phonon Transport in Amorphous-Coated Nanowires: an Atomistic Green Function Approach

提出了一种基于格林函数的声子输运的原子论研究方法。应用该方法研究了声子在非晶材料包覆的纳米线中的流动。一个简单的模型系统，并为真正的硅纳米线涂覆二氧化硅的例子。新的物理结果出现这些系统，关于从弹道到扩散运输，低温热导的过渡的字符，和线涂层界面上的热传输的影响。一个有效的治疗声子散射的非晶涂层也开发，代表一个有价值的工具，通过非晶涂层纳米线的热传导的调查。

针尖拉伸单原子纳米线中的声子软化

Phonons Softening in Tip-Stretched Monatomic Nanowires

最近的实验表明，通过金单原子纳米线的电子输运在阈值电压以上是耗散的，这是由于通过电子-声子相互作用激发声子。我们通过计算，通过密度泛函理论，一个完美的单原子纳米线在其机械伸长的区域边界纵向声子频率的数据。如果假设拉伸是均匀分布的，那么我们发现的理想应变纳米线的理论频率与实验不兼容。借助半经验的Au-Au势，我们模拟了由两个尖端施加的真实纳米线拉伸。在这个模型中，我们看到应变倾向于集中在结中，因此纳米线的平均应变大约是理想值的一半。在此约化应变下，声子软化的计算结果与实验结果吻合得更好。

砷化镓纳米线体声子模和表面声子模的尺寸依赖性

Size dependence of the bulk and surface phonon modes of gallium arsenide nanowires as measured by Raman Spectroscopy

采用镓辅助分子束外延技术制备了砷化镓纳米线。通过改变生长时间，得到了直径为30 ~ 160 nm的纳米线。测量了纳米线系综的拉曼光谱。光学声子模的小线宽与优异的晶体质量一致。表面声子模式也被发现，作为一个肩膀在较低频率的纵向光学模式。当纳米线直径减小或环境介电常数增大时，表面模向低波数方向移动。

与电子和体硅相比，[110]硅纳米线中的空穴迁移率显著增强

Significant enhancement of hole mobility in [110] silicon nanowires compared to electrons and bulk silicon

利用sp 3d 5s * 紧束缚能带结构和电子和空穴的波函数，我们证明了在[110]生长的硅纳米线（SiNWs）中声学声子限制的空穴迁移率大于电子迁移率。所考虑的SiNW的室温声学限制的空穴迁移率可以高达2500 cm 2/Vs，这是几乎三倍大于体声学限制的硅空穴迁移率。结果还表明，[110]生长的硅纳米线的电子和空穴迁移率超过了类似直径的[100]硅纳米线，空穴迁移率相差近两个数量级。由于小直径的硅纳米线主要沿[110]方向生长，结果强烈表明这些硅纳米线可能在未来的电子学中有用。我们的研究结果也与最近的实验测量硅纳米线的流动性。

利用声子色散关系计算纳米线的热导率

Calculation of nanowire thermal conductivity using complete phonon dispersion relations

计算了晶态硅纳米线的晶格热导率。计算使用完全的声子色散，并且不需要任何外部施加的频率截止。不需要调整纳米线热导率测量。对于宽于35 nm的纳米线，得到了与实验结果良好的一致性。给出了一个关于传输函数的公式。此外，使用一个更简单的，nondispersive“卡拉威公式”，从完全分散体的角度进行了讨论。

通过原子层沉积在垂直硅纳米线尖端形成微透镜的自对准工艺

Self-aligned process for forming microlenses at the tips of vertical silicon nanowires by atomic layer deposition

微透镜是光电子学中的关键使能技术，允许光有效地耦合到图像传感器和发光二极管等设备。它们无处不在的性质激发了新制造技术的发展，因为现有的方法面临着挑战，因为微透镜被缩放到更小的尺寸。在这里，我们演示了通过快速原子层沉积（ALD）过程中的垂直取向的硅纳米线的尖端的微透镜的形成。该过程的性质是使得微透镜在纳米线上居中，并且存在对由纳米线间距引起的微透镜的最终尺寸的自限制效应。有限差分时域电磁模拟进行微透镜聚焦性能，包括显示其能力，以提高硅纳米结构的可见波长吸收。

核壳纳米线中声子相干共振及其对热输运的影响

Phonon Coherent Resonance and Its Effect on Thermal Transport In Core-Shell Nanowires

利用分子动力学模拟研究了核壳结构纳米线的热流自相关函数和热导率。有趣的是，在核-壳纳米线中观察到了热电流自相关函数的显著振荡效应，而在纯硅纳米线、纳米管结构和随机掺杂纳米线中则没有这种效应.对振荡信号的详细表征表明，这种有趣的振荡是由横、纵声子模的相干共振效应引起的。这种声子共振导致纵模的局部化，从而导致核壳纳米线的热导率降低。我们的研究表明，一个连贯的机制，可以用来调整在核壳纳米线的热导率。

Thermal conductivity of free-standing silicon nanowire using Raman spectroscopy

Low dimensional systems, nanowires, in particular, have exhibited excellent optical and electronic properties. Understanding the thermal properties in semiconductor nanowires is very important for their applications in their electronic devices. In the present study, the thermal conductivity of a freestanding silicon nanowire (NW) is estimated employing the Raman spectroscopy. The advantage of this technique is that the light source (laser) can be used both as heating and excitation source. The variations of the first-order Raman peak position of the freestanding silicon NW with respect to temp…

纳米线局域平衡外声子热输运的分子动力学研究

Phonon thermal transport outside of local equilibrium in nanowires via molecular dynamics

我们研究了通过铂纳米线，桥接平面接触作为线的长度和振动频率的接触的函数的热输运。当接触中的声子的平均频率比导线中的声子的平均频率低时，在远离局部平衡的条件下发生热传输，其中低频声子经历比高频声子更高的热梯度。这导致导线的有效热导率随接触件的振动频率降低而随尺寸增加。当热量从线流到接触时的界面电阻率也是尺寸依赖性的，并且在短纳米线中缺乏完全平衡中具有相同的物理起源。我们开发了一个模型的基础上，捕捉突出的物理MD结果的一维原子链。

硅基无位错轴向InAs-on-GaAs纳米线

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。

用于CMOS兼容的硅纳米线合成的催化剂制备

Catalyst preparation for CMOS-compatible silicon nanowire synthesis

金属污染是发现半导体纳米线的关键，但今天它阻碍了半导体工业的采用。这是因为纳米线生长所需的许多金属催化剂与标准CMOS（互补金属氧化物半导体）制造工艺不兼容。用那些与CMOS兼容的金属（例如铝和铜）合成纳米线需要高于450 ℃的温度，这是CMOS处理中允许的最高温度。在这里，我们证明了使用铜基催化剂的硅纳米线的合成温度受到催化剂制备的限制。我们表明，适当的催化剂可以通过化学方法在低至400 ℃的温度下生产。这是通过氧化催化剂前体来实现的，这与公认的观点相矛盾，即氧气会阻止金属催化的纳米线生长。通过同时解决材料相容性和温度问题，这种催化剂合成可能代表半导体纳米线在现实世界中应用的重要一步。

硅的多端纳米线结：原子结构和电子性质的理论预测

Multiterminal Nanowire Junctions of Silicon: A Theoretical Prediction of Atomic Structure and Electronic Properties

采用经验方案，详细描述了一类新的奇异硅纳米团簇的原子结构，即中心二十面体核（Si-IC）和从Si-IC顶点生长的五角花瓣（Si-PP）.结果表明，Si-IC/Si-PP界面的形成是积极的优先。硅纳米结构的一些实验观察可以通过所提出的物体的存在来解释。扩展休克尔理论的电子结构计算表明，所提出的对象作为纳米隧道结的能力。

GaN纳米线中本征缺陷诱导的电子-声子耦合的光谱研究

Spectroscopic investigation of native defects induced electron-phonon coupling in GaN nanowires

通过理解这些纳米结构中载流子与光激发的耦合，可以实现III族氮化物纳米器件中先进光电性能的集成。本征缺陷诱导的电子-声子耦合在GAN纳米线报道使用各种光谱研究。采用常压化学气相沉积技术生长了具有不同本征缺陷的GAN纳米线。X射线光电子能谱分析表明，Ga/N比在纳米线有可能的原生缺陷的变化，相对于它们的生长参数。通过对拉曼光谱中电子-声子耦合特征的分析，揭示了非故意掺杂GAN纳米线中载流子密度和迁移率随本征缺陷的变化规律。在光致发光研究中观察到的施主-受主对跃迁的辐射复合和相应的LO声子副本进一步强调了本征缺陷在电子-声子耦合中的作用。

硅纳米线的低温热收缩

Thermal contraction in silicon nanowires at low temperatures

从理论上研究了不同尺寸的[100]、[110]和[111]方向硅纳米线（SiNW）的热膨胀效应。在低温下，所有研究的硅纳米线都表现出热收缩效应，这是由于弯曲振动模式的能量最低，这对热膨胀系数（CTE）有负面影响。由于硅纳米线弯曲模的各向异性，[110]方向的热膨胀系数明显大于其他两个生长方向。结果表明，随着结构比$γ=length/diameter$的增大，CTE减小，在整个温度范围内，随着结构比$γ=1.3$的增大，CTE均为负值。