Quasi van der Waals Epitaxial Growth of GaAsSb Nanowires on Graphitic Substrate for Photonic Applications
本研究通过在石墨衬底制备台阶边缘、优化元素沉积顺序并引入AlAsSb缓冲晶核，实现了高质量GaAsSb基纳米线的准范德华外延生长，验证了其与DBR的单片集成效果，为III-V族光子器件的异质平台灵活集成提供了新路径。
2024-02-09 cond-mat.mes-hall
Near-thermal limit gating in heavily-doped III-V semiconductor nanowires using polymer electrolytes
掺杂是降低纳米线晶体管导通电阻的常见途径，但具有限制。高掺杂水平导致栅极性能的显著损失，并最终导致栅极完全失效。我们表明，电解质门控仍然有效，即使在我们的GaAs纳米线中的Be掺杂是如此之高，传统的金属氧化物栅极失败。在这种情况下，我们获得了亚阈值摆幅和接触电阻的组合，超过了现有的最好的p型纳米线MOSFET。我们的亚阈值摆幅为75 mV/dec，在室温热极限的25%以内，与n-InP和n-GaAs纳米线MOSFET相当。我们的研究结果开辟了一条新的道路，以扩大纳米线晶体管的性能和应用，并激励进一步的工作，改善纳米器件应用的固体电解质。
2018-02-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Development and operation of research-scale III-V nanowire growth reactors
III-V族纳米线是在纳米尺度上研究材料的电子和机械性质的有用平台。然而，与商业纳米线生长反应器相关的成本对于大多数研究小组来说是过高的。我们开发了热壁和冷壁金属有机气相外延（MOVPE）反应器的InAs纳米线的生长，这两者都使用相同的气体处理系统。热壁反应器是基于一个廉价的石英管炉和收益率InAs纳米线的操作条件范围很窄。使用自制的具有2 × 10 $^{-9}$ Torr的基础压力的UHV冷壁反应器获得晶体质量的改善和生长运行到生长运行的再现性的增加。UHV反应堆上的负载锁防止生长室在样品转移期间暴露于大气条件。在冷壁系统中生长的纳米线具有低缺陷密度，如使用透射电子显微镜所确定的，并且表现出迁移率接近16，000 cm $^2$（V.s）的场效应选通。
2010-10-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Direct Observation of Interface and Nanoscale Compositional Modulation in Ternary III-As Heterostructure Nanowires
直，轴向的InAs纳米线与多段的GaInAs生长。高分辨率X射线能量色散谱（EDS）映射揭示了III族原子的分布在轴向界面和侧壁。显著的Ga富集，伴随着结构的变化，观察到在GaInAs/InAs界面和较高的Ga浓度的早期生长的GaInAs段。元素分布图和EDS线轮廓推断Ga富集在侧壁之间的小面结处。三元合金的相对化学势和液-固相变的热力学驱动力解释了富集背后的生长机制。
2013-08-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Implementing an insect brain computational circuit using III-V nanowire components in a single shared waveguide optical network
光子学的最新发展包括有效的纳米级光电元件和用于亚波长光操纵的新方法。在这里，我们探讨了潜在的神经形态计算基板等设备。我们提出了一种人工神经网络，其中节点之间的加权连接是通过在一个共享的准二维波导内发射和接收重叠的光信号来实现的。与现有的光学解决方案相比，这将电路占用面积减少了至少一个数量级。光信号的接收、评估和发射由从已知的高效III-V纳米线光电子器件构造的神经元样节点执行。这最小化了网络的功耗。为了证明这一概念，我们建立了一个计算模型的基础上解剖正确的，功能模型的中央复杂的导航电路的昆虫大脑。我们详细模拟的光学和电子部分所需的再现该网络的中心部分的连接，使用实验得出的参数。结果被用作完整模型的输入，我们证明了功能被保留。我们的方法指出了一种通用方法，用于大幅减少光电神经网络的占地面积并提高其功率效率，利用光作为信息载体的优越速度和能效。
2020-03-02 cond-mat.mes-hall
A High-Performance InAs/GaSb Core-Shell Nanowire Line-Tunneling TFET: An Atomistic Mode-Space NEGF Study
利用紧束缚模式空间NEGF技术，我们探索了III-V核壳（CS）纳米线（NW）异质结TFET的基本物理，设计和性能潜力。CS TFET线隧穿电流随着芯直径$d_{C}$显著增加，并且对于$d_{C}$ = 6.6 nm，CS TFET线隧穿电流超过最佳III-V轴向点隧穿NW异质结TFET $I_{ON}$高达6倍。然而，在低电源电压下达到如此高的电流水平，需要并涉及特定的，有时是意想不到的优化和物理，在这里进行了彻底的研究。尽管普遍接受的观点，我们也显示和解释弱栅长度依赖性观察到的线隧穿电流在III-V TFET。我们进一步研究了电子-声子散射和离散掺杂剂杂质带尾对优化的CS NW TFPs的影响。包括这些非理想性，CS-TFET逆变器的性能显着优于轴向TFFET。低功耗（LP）VDD = 0.35V的CS反相器延迟与使用VDD = 0.55V的高性能（HP）Si CMOS的CS反相器延迟相当，这显示了具有HP速度的LP TFET技术的前景。
2018-09-28 cond-mat.mes-hall
Position controlled self-catalyzed growth of GaAs nanowires by molecular beam epitaxy
GaAs纳米线生长的分子束外延使用自催化，镓辅助生长技术。位置控制通过纳米图案化具有孔阵列的SiO2层来实现，所述孔阵列具有85 nm的孔直径和在200 nm和2 \mum之间变化的孔间距。镓液滴优先在蚀刻孔处形成，作为纳米线生长的催化剂。纳米线具有{110}侧面的六边形横截面，并且主要在氧化锌中结晶。纳米线的生长速率的间距依赖性表明的III/V比的变化对丰富的大孔距离抑制NW生长的条件。
2010-08-20 cond-mat.mes-hall
An efficient tight-binding mode-space NEGF model enabling up to million atoms III-V nanowire MOSFETs and TFETs simulations
我们报告的能力，以模拟在量子力学紧束缚（TB）原子的方式NW设备具有数百至数百万的原子和直径高达18纳米。这样的模拟远远超出了使用传统的真实空间（RS）TB哈密顿技术的当今超级计算机通常负担得起的范围。我们采用了一种创新的TB模式空间（MS）技术，与RS NEGF方法相比，具有很大的加速比（高达10，000倍），同时保持了良好的精度（误差小于1%）。这种技术和能力为探索和理解由量子效应主导的纳米和介观器件的物理开辟了新的途径。特别是，我们的方法以前所未有的方式解决了III-V纳米线MOSFET和断隙异质结隧道FET（TFFET）中的带间隧道（BTBT）的技术相关情况。我们证明了一个精确的匹配模拟BTBT电流的实验测量在[111] InAs NW具有12 nm的直径和300 nm长的通道。我们应用我们的TB MS模拟的预测性，并报告了一个深入的原子论研究的缩放潜力的III-V GAA纳米线异质结n和pTFPs量化的好处，这种技术的低功耗，低电压CMOS应用。在VDD = 0.3 V和IOFF = 50 pA/um时，Si NW GAA MOSFET的导通电流（Ion）和能量延迟积（ETP）增益分别为58倍和56倍。
2017-05-02 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Control of single photon emitters in semiconductor nanowires by surface acoustic waves
我们报道了声表面波对III-V族材料系统中纳米线异质结中的点的光发射的影响的实验研究。在直接光激发下，III族氮化物点在纳米线异质结构中的激子能级以声频振荡，在时间积分光致发光光谱中产生发射线的特征分裂。这种声学诱导的激子跃迁能量的周期性调谐与光谱检测滤波相结合，并用作调节从这些纳米线量子点发射的反聚束光子的时间输出的工具。此外，电子和空穴沿着III-砷化物纳米线的声学传输将电荷注入到空间上与光激发区域分离的量子点样复合中心的系综中。声学布居和去布居机制决定了在系综中同时发生的载流子复合事件的数量，从而允许控制所发射光子的反聚束程度。本研究结果对III-V族半导体异质结单光子发射的动态控制具有重要意义。
2019-02-22 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Discovery of New Zintl Films and Nanowires Grown by Topotaxy Conversion of III-V Semiconductors
Weizmann Institute of Science（魏茨曼科学研究所）；Dong-A University（东亚大学）；The Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学）
本研究拓展拓扑转化法，从GaAs、AlAs等III-V族半导体合成两种新型Zintl薄膜及对应纳米线，其带隙、磁性质显示出热电、自旋电子学等应用潜力。
2026-08-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Robust Protection of III-V Nanowires in Water Splitting by a Thin Compact TiO$_2$ Layer
具有合适能带结构和强陷光能力的窄带隙III-V族半导体纳米线（NWs）是高效低成本太阳能水分解系统的理想材料。然而，由于它们的纳米尺寸，它们比薄膜对应物遭受更严重的电解质溶液腐蚀。因此，短期耐久性是将这些NW用于实际水裂解应用的主要障碍。在这里，我们首次证明了通过原子层沉积法沉积的致密TiO $_2$薄层（约7 nm厚）可以为III-V族纳米线提供强大的保护。在大气环境中储存14个月后，被保护的GaAs纳米线保持其光致发光强度的91.4%，这表明TiO $_2$层是无针孔的。作为水裂解的光电阴极，它们表现出比未保护的光电阴极高45%的光电流密度和高达91%的法拉第效率，并且在窄带隙III-V NW光电极中保持了创纪录的高稳定性能;在强酸电解质溶液（pH = 1）中进行67小时的光电化学稳定性测试反应后，它们没有显示出明显的腐蚀迹象，这与35小时后完全失效的未受保护的NW形成鲜明对比。这些发现提供了一种有效的方法来提高III-V NW基光电极的稳定性和性能，这对于基于太阳能的水裂解系统中的实际应用非常重要。
2020-12-16 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph
Exciton dynamics in GaAs/(Al,Ga)As core-shell nanowires with shell quantum dots
利用连续波和时间分辨光致发光光谱和光致发光激发光谱研究了GaAs/（Al，Ga）As核壳纳米线中激子的动力学行为。纳米线壳层中Al的强烈偏析导致了富Ga夹杂物的形成。在10 K下，观察到与这些壳量子点相关的强发光。壳层量子点中激子的平均辐射寿命为1.7ns。我们发现激子可以隧穿到邻近的壳层量子点和非辐射点缺陷。我们调查的动态变化的载流子在壳随着温度的升高，特别强调的载体从壳的纳米线的核心转移。最后，我们讨论了载体本地化的基础研究和光电应用的基础上的核-壳III-As纳米线的（Al，Ga）As壳的影响。
2016-08-04 cond-mat.mes-hall
Impact of the Ga flux incidence angle on the growth kinetics of self-assisted GaAs nanowires on Si(111)
在这项工作中，我们表明，第三族元素通量的入射角起着重要的作用，通过分子束外延（MBE）的III-V族纳米线（NW）的扩散控制生长。我们提出了一个彻底的实验研究GaAs纳米线的自辅助生长，通过使用MBE反应器配备了两个Ga细胞位于不同的入射角相对于衬底的表面法线，以确定这样的参数对NW生长动力学的影响。所获得的结果显示了显着的影响的Ga通量的入射角上NW的长度和直径，以及作为催化剂的Ga液滴的形状和大小。为了解释的结果，我们开发了一个半经验的分析模型的灵感来自那些已经开发的MBE生长的金催化GaAs纳米线。与模型进行的数值模拟允许再现彻底的实验结果（在NW的长度和直径和液滴的大小和润湿角），证据表明，在正式相同的实验条件下的Ga通量的入射角是一个关键参数，它可以大大影响的生长动力学的纳米线生长的MBE。
2019-07-07 cond-mat.mes-hall
Optimization of ohmic contacts to n-type GaAs nanowires
III-V族纳米线由于其适用于光电量子技术应用而被广泛研究。然而，它们的小尺寸和载体与导线表面的空间分离使得电接触困难。通过对$n$掺杂GaAs纳米线扩散形成欧姆接触的系统研究，提出了一套制备Pd/Ge/Au欧姆接触的最佳退火工艺参数。我们可重复地实现了$\sim2\times10^{-7}\,Ω\text{cm}^2$在室温下的低比接触电阻，在$T\simeq4.2\,$ K下高出一个数量级。我们提供了一个唯象模型来描述作为扩散参数的函数的接触电阻。采用传输矩阵法，数值研究了肖特基势垒对接触电阻的影响。我们的研究结果表明，接触电阻可以预测使用各种障碍的形状，但进一步了解结构特性将需要一个完整的微观理解的复杂的扩散过程。
2018-06-08 cond-mat.mes-hall
Molecular Beam Epitaxy of Al$\mathrm{_{1-x}}$Sc$\mathrm{_{x}}$N Nanowires: Towards Group-III Nitride Piezoelectric Nanogenerators with Enhanced Response
Universit\'e Grenoble Alpes, CNRS, Grenoble INP, Institut N\'eel, 38000 Grenoble, France；Universit\'e Côte d’Azur, CRHEA, CNRS, 06905 Sophia-Antipolis Cedex, France
本研究通过分子束外延制备Al$_{1-x}$Sc$_{x}$N纳米线，将其集成到压电纳米发电机中，实现比体相AlN更高的压电响应，并通过有效介质建模提出高效能量收集器的设计原理。
2026-07-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Electronic states in cylindrical core-multi-shell nanowire
纳米线（NW）生长技术的最新进展使得更复杂结构（诸如核-多壳（CMS）NW）的生长成为可能。提出了在简单有效质量近似下计算圆柱形CMS纳米线电子子带的方法。本文给出了以AlGaAs为芯、GaAs和AlGaAs为壳的${\rm GaAs/Al_{0.3}Ga_{0.7}As}$径向异质结的数值计算结果。讨论了异质层中有效质量差的影响。
2021-01-16 cond-mat.mes-hall
Revealing Charge Carrier Dynamics and Transport in Te-Doped GaAsSb and GaAsSbN Nanowires by Correlating Ultrafast Terahertz Spectroscopy and Optoelectronic Characterization
III-V族半导体纳米线生长的最新进展为纳米级光电子器件的应用带来了巨大的希望。最近，发现在III-V族半导体纳米线中掺入少量的氮（N）可以有效地使其工作波长红移并针对特定应用定制其电子性质。然而，理解N掺入对非平衡载流子动力学和半导体NW中的输运的影响对于实现高效的半导体NW器件是至关重要的。在这项工作中，超快光泵太赫兹（THz）探测光谱（OPTP）和电气特性已被用来研究非平衡载流子动力学和平衡输运的Te掺杂的GaAsSb和稀氮化物GaAsSb纳米线，与这些结果与偏置下的光响应和低频噪声特性的目标。氮掺入GaAsSb纳米线导致载流子散射率的显着增加，导致载流子迁移率的严重降低。载流子复合寿命分别为33 ps和147 ps的GaAsSbN和GaAsSb纳米线，使用超快OPTP测量。载流子寿命和光致光学电导率的减少是由于N诱导缺陷的存在，导致稀氮化物纳米线相对于非氮化物纳米线的电学和光学特性的劣化。最后，我们观察到两种NW材料的上升时间非常快，约为2 ps，直接影响了它们作为高速光电探测器的潜在用途。
2022-03-21 cond-mat.mes-hall
Vapor-liquid-solid growth of serrated GaN nanowires: Shape selection driven by kinetic frustration
化合物半导体纳米线是几种纳米电子器件的有前途的构建块，但无法可靠地控制其生长形态是一个主要的挑战。在这里，我们报告了金催化的气液固（VLS）生长的GAN纳米线的控制生长方向，表面极性和表面粗糙度。我们开发了一个理论模型，涉及的生长形式的动力学挫折引起的V（N）/III（Ga）的比例在整个生长纳米线前的变化。模型预测验证的趋势所引起的系统变化的催化剂颗粒尺寸和加工条件的生长形态。我们的研究所强调的形状选择的原则铺平了道路，技术相关的化合物半导体纳米线的形态控制。
2013-05-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Acoustically regulated optical emission dynamics from quantum dot-like emission centers in GaN/InGaN nanowire heterostructures
我们报道了声表面波对GAN/InGaN纳米线量子点光发射动力学影响的实验研究。我们采用频闪光学激发与时间积分或时间分辨的光致发光检测。在没有声波的情况下，发射光谱揭示了起源于被探测的纳米线量子点中的中性激子和双激子的复合的特征。当纳米线受到传播的声波的扰动时，嵌入的量子点会产生周期性的应变，其激子跃迁会受到声-机耦合的调制。根据所涉及的光学跃迁的复合寿命，我们可以解决声学驱动的辐射过程在时间尺度上定义的声学周期。在高声学振幅下，我们还观察到传输的声波波形中的失真，这反映在我们的传感器量子点的时间相关的光谱响应中。此外，在激子和双激子发射的时间衰减期间观察到的相关强度振荡表明声压电场对量子点电荷布居的影响。目前的结果是相关的动态光谱和时间控制的光子发射在III族氮化物半导体异质结构。
2019-02-21 cond-mat.mes-hall
Growth of PbTe nanowires by Molecular Beam Epitaxy
量子技术的进步可能来自于新材料系统的发现，这些新材料系统可以提高电子设备的性能或实现新的功能。碲化铅（PbTe）是IV-VI族材料家族的成员，具有显著的未开发的勘探潜力。由于其高电子迁移率，强自旋轨道耦合和介电常数，它可以承载少电子量子点和弹道量子线，从而有机会控制电子自旋和其他量子自由度。在这里，我们报告的PbTe纳米线的分子束外延制造。我们实现了无缺陷的单晶PbTe与大的纵横比高达50适合于量子器件。此外，通过制造一个单一的纳米线场效应晶体管，我们实现了双极传输，提取的带隙和观察法布里-珀罗振荡的电导，准弹道传输的签名。
2021-10-25 cond-mat.mes-hall
Field effect enhancement in buffered quantum nanowire networks
III-V族半导体纳米线在各种量子输运实验中显示出巨大的潜力。然而，实现一个可扩展的高质量的基于以太网的平台，可以导致量子信息应用一直具有挑战性。在这里，我们研究了选择性区域生长的GaAs基缓冲层上生长的InAs纳米线网络的分子束外延的潜力。缓冲的几何形状允许大量的弹性应变松弛和场效应迁移率的强烈增强。我们发现，网络具有较强的自旋轨道相互作用和长的相位相干长度与温度的依赖性，表明弹道输运。有了这些发现，以及生长方法与混合外延的兼容性，我们得出结论，材料平台满足广泛的量子实验和应用的要求。
2018-04-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Acoustic phonons, spin-phonon coupling and spin relaxation via the lattice reorientation mechanism in hexagonal germanium nanowires
Budapest University of Technology and Economics（布达佩斯技术与经济大学）；HUN-REN-BME-BCE Quantum Technology Research Group, Budapest University of Technology and Economics（匈牙利研究与创新网络-布达佩斯技术与经济大学-基础与交叉中心量子技术研究组）
研究六方锗纳米线中通过晶格重取向机制的自旋弛豫，揭示其与量子点限制长度、磁场方向的关系，为长弛豫时间的量子点实验设计提供依据。
2026-01-20 cond-mat.mes-hall quant-ph
Topotactic Growth of Zintl Phase Eu$_5$In$_2$As$_6$ Nanowires with Antiferromagnetic Behavior
本文通过气-固交换过程将InAs(Sb)纳米线拓扑定向转变为Zintl相Eu$_5$In$_2$As$_6$，发现其在约7 K和16 K处具有两个反铁磁相变，为设计可调磁性Zintl材料及自旋电子学应用提供了新平台。
2025-03-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Enhancing Electrical Properties of Selectively Grown In-Plane InAs Nanowires using InGaAs Buffer and Capping Layers
本研究利用原子氢拓宽InGaAs生长选择性窗口，将其作为InAs纳米线的缓冲层和覆盖层，使电子迁移率提高近三倍、相位相干长度提高一倍，证明该策略可显著提升纳米线质量。
2025-05-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Scalable and Tunable In-Plane Ge/Si(001) Nanowires Grown by Molecular Beam Epitaxy
该研究提出一种低温分子束外延方法，在预图案化衬底上生长位置可控、高空穴迁移率的面内锗纳米线，为可扩展纳米电子学和多量子比特芯片制造提供了可靠平台。
2025-06-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Template-assisted scalable nanowire networks
基于马约拉纳费米子的拓扑量子比特有可能彻底改变新兴的量子计算领域，使信息处理对退相干更加鲁棒。纳米线（NW）是一种很有前途的介质，用于托管这些类型的量子位，但需要分支的NW来执行量子位操作。在这里，我们报告无金模板生长的III-V纳米线的分子束外延使用的方法，使图案化和高度规则的分支NW阵列的规模远远大于迄今为止已报道的。我们的方法依赖于晶格失配生长的InAs上的无缺陷的GaAs纳米膜（NM）产生横向取向，低缺陷的InAs和InGaAs纳米线，其形状是由表面和应变能最小化。通过控制纳米宽度和生长时间，我们证明了形成的组成梯度纳米线的横截面小于50 nm。缩放低于20 nm的纳米线导致形成均匀的InGaAs纳米线，表现出相位相干，准一维量子输运所示的磁导测量。这些结果是可扩展拓扑量子计算的重要进展。
2018-04-16 cond-mat.mes-hall quant-ph
HADOKEN: An Open-Source Software Package for Predicting Electron Confinement Effects in Various Nanowire Geometries and Configurations
我们提出了一个开源的软件包，HADOKEN（高级算法设计，优化，并保持电子在纳米线），用于预测电子约束/本地化效应的纳米线与各种几何形状，{任意数量的同心壳层，}掺杂密度，和外部边界条件。HADOKEN代码是在MATLAB编程环境中编写的，以帮助用户和从业者提高其可读性和通用性。我们提供了几个例子和各种不同的纳米线的几何形状，边界条件和掺杂密度的输出，以证明HADOKEN软件包的功能。因此，实验学家和理论家使用这种预测性和多功能的工具可能会导致在这些纳米系统中理解和定制电子约束效应的进一步进展。
2022-03-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.quant-gas
Enhanced Superconductivity and Vortex Dynamics in One-Dimensional TaS2 Nanowires
本文通过可控两步转化法合成一维2H-TaS2纳米线，发现其超导转变温度（约3.6 K）和上临界场（约5 T）均显著高于块体材料，归因于维度限域与电荷密度波抑制，并揭示了强钉扎下的复杂涡旋动力学，为降维超导研究提供了新平台。
2025-07-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
