Enhanced nonlinear optical response from individual silicon nanowires
我们报告了不同尺寸的硅纳米线的非线性光学性质的实验观察和表征。我们的结果表明，非线性光有不同的成分，其中之一对应的二次谐波产生（SHG）。二次谐波强烈地依赖于光激发的偏振态和纳米线直径，并给出了局部电磁场强度分布的访问。此外，我们表明，二次谐波，当观察到，增强体硅相比，是敏感的纳米线支持的光共振。这为硅基非线性光子器件的定义提供了不同的视角。
2017-04-12 cond-mat.mes-hall
Reversible Modulation of Spontaneous Emission by Strain in Silicon Nanowires
我们计算研究了单轴应变对硅纳米线中光子自发发射的调制作用。我们的主要发现是，由于两种不同的机制，自发发射时间发生一到两个数量级的变化：（A）波函数对称性的变化，其中在直接带隙范围内，应变改变了波函数的对称性，这反过来又导致光学偶极矩阵元的大的变化。(B)直接到间接的带隙跃迁，使自发光子发射是一个由声子介导的缓慢的二阶过程。这一特征独特地发生在硅纳米线中，而在体硅中，在任何合理量的应变下光学性质都没有变化。这些结果预示着硅纳米线作为包括激光机制的光电子器件的新应用。我们的结果是可验证的，使用现有的实验技术施加应变纳米线。
2017-07-24 cond-mat.mes-hall
Spin dephasing in Silicon Germanium nanowires
利用半经典蒙特卡罗方法研究了硅锗纳米线中的自旋极化输运。沟道中的自旋去极化是由于与Rashba自旋轨道耦合相关的D 'yakonov-Perel（DP）弛豫和由于Elliott-Yafet（EY）弛豫引起的。我们研究了硅锗纳米线中自旋退相对锗摩尔分数的依赖关系。自旋退相长度随着锗摩尔分数的增加而减小。我们还发现温度对退相速率有很大的影响，自旋弛豫长度随着温度的降低而增加。系综平均自旋分量和自旋分量的稳态分布随初始极化而变化。
2011-06-23 cond-mat.mes-hall
Photo absorption enhancement in strained silicon nanowires: An atomistic study
采用半经验$sp^{3}d^{5}s^{*}$紧束缚（TB）和密度泛函理论（DFT）方法计算了硅纳米线（SiNW）的吸收光谱.讨论了直径、波函数对称性、应变和晶体学方向对吸收的影响。我们发现，压缩应变可以改变超过一个数量级的带边吸收由于改变波函数对称性。此外，相对于纳米线轴的光子偏振显著地改变了带边吸收。总的来说，[110]和[100]硅纳米线的带边吸收可以相差多达三个数量级。我们发现，与体硅相比，应变硅纳米线阵列可以更好地吸收红外光子（1.1 eV）约一百倍。最后，我们比较了一个完全数值和计算效率高的半解析方法，并发现它们都产生令人满意的值的带边吸收。
2017-07-24 cond-mat.mes-hall
Size effects in surface reconstructed $<100>$ and $< 110>$ silicon nanowires
采用密度泛函方法研究了无表面钝化的$<100>$和$<110>$硅纳米线的几何结构和电子结构特性。正如我们在最近的出版物[R。Rurali和N. Lorente，Phys. Rev. Lett. { \bf 94}，026805（2005）]小平面的重构可以产生表面金属态。在这项工作中，我们分析的几何和电子结构特征的依赖关系的大小的线和生长方向上。
2006-07-10 cond-mat.mes-hall
Reconfigurable quadruple quantum dots in a silicon nanowire transistor
我们提出了一种新型的可重构金属氧化物半导体多栅晶体管，它可以在硅中容纳一个四重量子点。该器件由一个工业四栅硅纳米线场效应晶体管组成。利用角点效应，我们研究了单量子点和串联双量子点结构的通用性，并提取了相关的电容参数。我们解决了四栅极方法的制造可变性，与改进的硅制造技术相结合，使得角态量子点方法成为可扩展的量子信息架构的有希望的候选者。
2016-03-11 cond-mat.mes-hall
Surface decorated silicon nanowires: a route to high-ZT thermoelectrics
基于电子和声子输运的原子论计算，我们提出了使用表面修饰的硅纳米线（SiNWs）的热电应用。研究了两个表面修饰的例子来说明潜在的deas：纳米树和烷基官能化的硅纳米线。对于这两个系统，我们发现，（i）的声子电导显着减少相比，电子电导导致高热电品质因数，$ZT$，和（ii）超薄线表面装饰导致显着更好的性能比表面无序。
2009-07-13 cond-mat.mes-hall
Phonon Heat Conduction in Corrugated Silicon Nanowires Below the Casimir Limit
在0.3 ~ 5 K温度范围内测量了直形和波纹形单晶硅纳米线的热导率。波纹状纳米线和直纳米线之间的热输运的差异表明声子的平均自由程的强烈减少。这个平均的平均自由程是显着小于较小的直径的纳米线，证明声子的热输运降低到卡西米尔极限以下。蒙特卡罗模拟强调，这种效果可以归因于显着的多重散射的弹道声子发生在波纹表面。这一结果表明了一种将单晶材料转化为声子玻璃的原始方法。
2013-04-17 cond-mat.mes-hall
Performance Evaluation of Ballistic Silicon Nanowire Transistors with Atomic-basis Dispersion Relations
在这封信中，我们探讨了能带结构对弹道硅纳米线晶体管（SNWT）性能的影响。用sp 3d 5s * 紧束缚模型计算了硅纳米线的能量色散关系。基于计算的色散关系，弹道电流的n型和p型SNWT的评估通过使用半数值弹道模型。对于大直径的纳米线，我们发现，弹道p-SNWT提供一半的弹道n-SNWT的ON电流。然而，对于小直径，p型SNWT的导通电流接近其n型对应物。最后，SNWTs的载流子注入速度与平面金属氧化物半导体场效应晶体管进行了比较，清楚地表明了量子限制对SNWTs性能极限的影响。
2004-10-29 cond-mat.mes-hall
Twisted ultrathin silicon nanowires: a possible torsion electromechanical nanodevice
纳米线已经被考虑用于纳米计量学中的许多应用。在这样的背景下，我们已经探索了使用扭曲的纳米线作为扭转纳米天平，以高精度探测分子水平上的力和扭矩的可能性，类似于库仑的扭秤静电计的纳米级系统。为了实现这一目标，我们进行了第一性原理研究扭曲的硅纳米线的结构和电子性质，在其原始和氢化的形式。结果表明，具有五边形和六边形截面的线是最薄的稳定的硅纳米结构。此外，对于小的扭转变形，所有金属丝都遵循胡克定律行为。氢化导致自发扭曲，但角弹性常数大大小于各自的原始形式。我们观察到相当大的变化，扭转后的纳米线的电子性质，这使得设想的可能性相关的扭转角变形与纳米线的电子输运。这可能最终允许在分子水平上直接获得原子间力的测量。
2014-11-03 cond-mat.mes-hall
Intrinsic and doped coupled quantum dots created by local modulation of implantation in a silicon nanowire
我们提出了一个系统的研究各种方法（顶栅，局部掺杂，衬底偏置），以制造和调整多点结构的硅纳米线多栅MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）。硅纳米线的载流子浓度分布是控制隧道势垒和单电子岛形成的关键参数。它由纳米线的掺杂分布和施加到顶栅和衬底的电压两者确定。局部掺杂是通过实现多达两个砷注入步骤，结合栅极和氮化物间隔物作为掩模来实现的。我们比较名义上相同的设备与不同的approtations和不同的电压施加到基板上，导致实现的本征和掺杂耦合点结构。我们展示了所有的隧道电阻对电极和点之间的设备，可以独立地调整与控制顶栅包裹硅纳米线。
2011-05-02 cond-mat.mes-hall
Electrical control of g-factors in a few-hole silicon nanowire MOSFET
硅中的空穴自旋代表了固态量子计算的一个有前途但几乎没有探索的方向，可能结合了由减少的超精细相互作用产生的长自旋相干性和快速电驱动量子位操纵。在这里，我们表明，硅纳米线场效应晶体管的基础上，国家的最先进的绝缘体上硅技术可以作为一个少孔量子点。详细的磁输运研究的第一个可访问的孔揭示了g因子与意想不到的强各向异性和栅极依赖性。我们推断，这两个特性可以使电驱动的g-张量调制自旋共振拉比频率超过几百兆赫。
2015-11-25 cond-mat.mes-hall
Observation of Shubnikov de Haas and Aharanov-Bohm oscillations in silicon nanowires
我们记录精细的振荡20至60 mT叠加在较大的振荡具有周期性~ 2 T在温度高达100 K和领域高达10 T的硅纳米线。在确认了这些特征出现在与纳米线边缘的跳跃轨道和纳米线内部的受限纯轨道相关的边缘态之后，我们得出电子有效质量为0.001 me ~ 0.006 me，载流子寿命在3 fs ~ 19 fs之间，载流子密度在2 × 10^11 cm^-2 ~ 9 × 10^12 cm^-2之间变化。然而，在低温下，所观察到的振荡幅度不变的字段是由于不仅是一个强大的尺寸限制和钉扎的轨道杂质，但也阿哈拉诺夫玻姆（AB）振荡由于边缘状态，传播准弹道通过纳米线。线性正磁阻背景上的整体振荡可以归因于硅纳米线中的Shubnikov de Haas振荡（SdHO）和AB振荡的温度依赖性交叉。
2015-04-09 cond-mat.mes-hall
High quality factor mechanical resonance in a silicon nanowire
实验研究了基于双钳位硅纳米线的纳米机械谐振器的谐振特性。的基模的谐振频率进行了测量，在温度为$20\,\mathrm{mK}$的纳米线的各种尺寸使用的磁动计划。共振频率的测量值同意从欧拉-伯努利理论获得的估计。测得的内部品质因数的$5\,\mathrm{μm}$长谐振器，$3.62\times10^4$，超过了相应的值在较高的温度下调查的类似的谐振器。所提出的结构可以用作具有预期灵敏度$\sim 6 \times 10^{-20}\,\mathrm{g}\,\mathrm{Hz}^{-1/2}$的质量传感器。
2018-09-19 cond-mat.mes-hall
Balanced ternary addition using a gated silicon nanowire
我们证明了使用硅绝缘体上金属单电子晶体管（SET）的三进制加法器的原理证明。单电子晶体管的栅极相关整流行为导致稳健的三值输出，该输出是SET岛电位的函数。将逻辑三进制输入映射到控制SET岛电位的三个门，使我们能够在单个晶体管上执行复杂的固有三进制运算。
2011-08-29 cond-mat.mes-hall
Origin of Second Harmonic Generation from individual Silicon Nanowires
我们研究了单根硅纳米线的二次谐波产生，并研究了共振光学模式对远场非线性发射的影响。我们发现，二次谐波的极化有一个尺寸依赖的行为，并解释了这种现象的不同的表面和体的非线性极化率的贡献相结合。我们表明，二次谐波产生有一个完全不同的起源，这取决于入射照明偏振平行或垂直于纳米线轴。这一结果为进一步研究高折射率中心对称半导体纳米结构中二次谐波产生的起源提供了理论依据。
2016-03-17 cond-mat.mes-hall
Photocurrents in a Single InAs Nanowire/ Silicon Heterojunction
研究了垂直生长在p型掺杂硅衬底上的砷化铟纳米线的光电特性。我们应用扫描光电流显微镜来研究单异质结的光电特性。所测得的光电流特性是一致的过剩的载流子运输通过中间的间隙陷阱状态，形成在Si/InAs异质结。也就是说，陷阱态增加了一个额外的跨异质结的传输路径，并且缺陷的电荷改变了结处的能带弯曲。弯曲在小的偏置电压下产生光伏效应。此外，我们观察到的InAs纳米线内的光电导效应在大的偏压。
2015-10-05 cond-mat.mes-hall
Multifunctional Devices and Logic Gates With Undoped Silicon Nanowires
我们报告的电子输运性质的多栅极器件制造的非掺杂硅纳米线。通过局部静电门控和温度依赖性测量实现了对相关传输机制的理解和控制。源极/漏极接触和硅沟道的作用可以被独立地评估和调整。围绕硅化物-硅接触界面的包裹栅极被证明是有效的，在诱导接触肖特基势垒的完全抑制，从而使载流子注入到液氦温度。通过独立调节有效肖特基势垒高度，可以获得各种可重构器件功能。特别地，相同的纳米线器件可以被配置为用作具有可调极性的肖特基势垒晶体管、肖特基二极管或p-n二极管。这种多功能性最终被用来实现增益远高于1的NAND逻辑门。
2012-08-07 cond-mat.mes-hall
First Principle-based Analysis of Single-Walled Carbon Nanotube and Silicon Nanowire Junctionless Transistors
由硅制成的无结晶体管以前已经通过实验和模拟得到了证明。无结器件不需要制造突变的源极-漏极结，因此可以更容易地在侵蚀性几何形状中实现。在本文中，我们探讨了一个类似的架构，积极规模的设备与掺杂的碳纳米管（CNT）组成的通道。研究了n型和p型掺杂的栅全包围（GAA）场效应晶体管（FET）结构。基于CNT的无结FET的电流-电压特性和亚阈值特性与具有可比尺寸的无结硅纳米线（SiNW）FET进行比较。尽管CNT沟道的导通电流较高，但由于CNT带隙较小，与硅器件相比，器件特性较差。
2013-03-15 cond-mat.mes-hall
Thermal resistance of grain boundaries in silicon nanowires by nonequilibrium molecular dynamics
硅纳米线中（001）扭曲晶界的热边界电阻（Kapitza电阻）取决于失配角。利用非平衡分子动力学模拟系统地研究了这种依赖关系。比较了有无重合点阵的晶界系统。Kapitza阻力随着扭转角增加而增加，直到40 °。对于更大的角度，它在1.56 $\pm$ 0.05 K m^2/GW附近变化很小，除了在90 ° 1晶界附近下降了30%。对于大于25 nm的直径，由于纳米线的固定外边界条件的有限尺寸效应可以忽略不计。
2017-01-25 cond-mat.mes-hall
Photoconductive response of strained silicon nanowires: A Monte Carlo study
采用Energy-Monte Carlo蒙特卡罗模拟方法研究了直径为3.1 nm、长500 nm的应变[110]硅纳米线的光电流。观察到基于该纳米线的光电晶体管对于532 nm的输入光波长和0.25-2.5 kW/cm 2的强度可以具有大约21.3 mA/W的响应度。光电导与输入光强度的超单位斜率为1.2，表明纳米线具有光电导增益，并突出了其优于具有亚单位斜率（0.77）的锗纳米线的优势。产生的光电流在0.1 nA-1 nA范围内。分别采用密度泛函理论（DFT）和紧束缚（TB）方法进行应变应用和能带结构计算。在计算载流子-声子散射事件时，同时考虑了纵向声学声子和光学声子，纵向光学声子的作用强两个数量级。
2017-08-28 cond-mat.mes-hall
Calculation of Confined Phonon Spectrum in Narrow Silicon Nanowires using the Valence Force Field Method
我们研究了限制效应对边长为1- 10 nm的超窄硅纳米线声子性质的影响。采用改进的价力场方法计算声子色散，得到了声子的态密度、传输函数、声速、弹道热导率和边界散射限制的扩散热导率。我们发现，声子色散和弹道热导的结构，即输运方向和限制尺寸的几何特征的函数。声子群速度和热导率可以根据通道的几何特征而变化两个因子。纳米<110>线具有最高的群速度和热导率，而<111>最低的。因此，沟<111>道是基于Si纳米线的热电器件的最合适的取向，因为它也具有大的功率因数。我们的研究结果可能是有用的热输运设计的硅基器件的热电和热管理应用。
2013-04-04 cond-mat.mes-hall
Dispersive readout of reconfigurable ambipolar quantum dots in a silicon-on-insulator nanowire
我们报告了双极栅极定义的量子点在绝缘体上硅（SOI）纳米线制造使用定制的互补金属氧化物半导体（CMOS）工艺。双极性是通过在本征硅沟道上将栅极延伸到高度掺杂的n型和p型端子来实现的。我们利用的能力，提供双极载流子水库的硅通道，以证明能够重新配置定义，与相同的电极，双量子点与空穴或电子。我们使用基于栅极的反射计来感测电子和空穴双量子点的点间电荷跃迁（IDT），实现了电子（空穴）的最小积分时间为160（100）$μ$ s。我们的研究结果提出了一个机会，结合在一个单一的设备，电子自旋的长相干时间与电可控的孔自旋在硅。
2020-09-29 cond-mat.mes-hall
Scaling theory put into practice: first-principles modeling of transport in doped silicon nanowires
将标度理论和普适电导涨落的思想与密度泛函理论相结合，分析了掺杂硅纳米线的电导特性。具体而言，我们研究了从弹道的交叉扩散输运在硼（B）或磷（P）掺杂的硅纳米线通过计算平均自由程，样品平均电导<G>，和样品到样品的变化std（G）作为能量，掺杂密度，线长，和径向掺杂剂的分布的函数。我们的主要发现是：（i）的主要趋势可以定量预测的基础上的散射特性的单一掺杂剂;（ii）样品到样品的波动依赖于能量，但不掺杂密度，从而显示出一定程度的普遍性，和（iii）在扩散制度的DMPK理论的分析预测是在良好的协议与我们的从头计算。
2007-06-26 cond-mat.mes-hall
Thermoelectric Properties of Silicon Carbide Nanowires with Nitrogen Dopants and Vacancies
采用原子模拟方法研究了含氮杂质和[111]方向空位的立方相掺锌碳化硅纳米线（SiCNW）的热电性能。研究发现，通过掺杂N杂质和制造Si空位，可以显著提高SiCNW的热电优值ZT。为了获得大的ZT，我们研究了可能的能量稳定的配置，并披露，当N掺杂剂位于中心，少量的Si空位在角落是最有利的n型纳米线，而大量的Si空位扩展到平坦的边缘位置是最有利的p型纳米线。对于直径为1.1 nm、长度为4.6 nm的SiCNW，在900 K时，n型的ZT值可达1.78。还讨论了长SiCNW获得较高ZT值的条件。
2012-02-24 cond-mat.mes-hall
A Dynamically Configurable Silicon Nanowire Field Effect Transistor based on Electrically Doped Source/Drain
在本文中，我们提出了一种可配置的场效应晶体管（FET），其中不仅极性（n型和p型），而且FET的导电机制也可以动态配置。因此，我们可以拥有两种类型的器件，高性能MOSFET和低功耗TFET，用于计算和功耗高效的片上系统（SoC）产品。校准后的3D-TCAD仿真结果验证了可配置FET的特性和功能，并与静态常规MOSFET（或TFET）显示出良好的一致性。
2014-12-16 cond-mat.mes-hall
Transport spectroscopy of a single dopant in a gated silicon nanowire
我们报告了硅中单个掺杂原子的光谱，通过从绝缘体上硅刻蚀的栅纳米线的源极和漏极之间的共振隧穿。在沟道中隔离的这种掺杂剂的电子态在低于导带边缘的能量下在低温电导中表现为共振。我们观察到在磁场作用下，自旋向上和自旋向下的电子先后占据两种可能的电荷态。第一个共振与砷供体的中性$D^0$态的结合能一致。第二共振示出了由于带电的$D^-$状态与电极的静电耦合而降低的充电能量。在磁场下的激发态和塞曼分裂呈现出巨大的能量，潜在地可用于构建原子尺度的器件。
2006-11-13 cond-mat.mes-hall
Spin Polarized Transport in Core Shell Nanowire of Silicon and Germanium
采用半经典蒙特卡罗模拟方法研究了超薄Si核/Ge壳和Ge核/Si壳纳米线体系中自旋极化电子输运性质。纳米线中电子自旋的退极化主要是由D 'yakonov-Perel退相（DP机制）和Elliott-Yafet退相（EY机制）引起的。我们研究了Si芯/Ge壳纳米线中超薄硅芯直径和Ge芯/Si壳纳米线中锗芯直径对自旋退相的影响。自旋退相长度随芯直径的变化（从1 nm到9 nm）表明，在Si-芯/Ge-壳纳米线中，自旋退相长度随Si-芯直径的增加而增加，在Ge-芯/Si-壳纳米线中，自旋退相长度随Ge-芯直径的增加而减小。然后我们研究了自旋退相长度随外加横向电场（20 kV/cm ~ 100 kV/cm）的变化。在电场依赖性研究中，我们发现自旋退相长度与外加电场的依赖性很弱。最后，我们研究了在4 ~ 377 K范围内自旋退相长度随温度的变化。在模拟研究中，我们发现Si核/Ge壳和Ge核/Si壳纳米线体系的自旋退相长度都表现出强烈的温度依赖性，并且在室温范围内，自旋退相长度随着温度的降低而增加。
2016-04-12 cond-mat.mes-hall
On the Validity of the Parabolic Effective-Mass Approximation for the Current-Voltage Calculation of Silicon Nanowire Transistors
本文研究了广泛使用的抛物线有效质量近似计算硅纳米线晶体管的电流-电压（I-V）特性的有效性。首先采用sp 3d 5s * 紧束缚模型计算了非弛豫Si纳米线的能量色散关系。半数值弹道FET模型，然后采用评估的I-V特性的（n型）SNWTs的紧束缚色散关系和抛物线能带的基础上。与紧束缚方法相比，采用体有效质量的抛物线有效质量模型在线宽<3 nm时显著高估了SNWT的阈值电压，在线宽<5 nm时高估了导通电流。通过引入两个解析方程和两个调谐参数，有效质量近似可以很好地再现紧束缚的I-V结果，即使在1.36nm的线上.
2004-12-10 cond-mat.mes-hall
A Silicon Nanowire Ion-Sensitive Field-Effect-Transistor with elementary charge sensitivity
研究了液栅纳米硅纳米线场效应晶体管（SiNW-FET）的低频噪声产生机理，发现其电荷噪声水平低于元电荷。我们的测量还表明，周围电解质的离子强度对整体噪声的影响很小。在我们的器件中，电介质的极化噪声似乎是1/f噪声的根源。10 Hz时电荷噪声的估计谱密度Sq = 1.6x10-2 e/sqr（Hz）为使用这些SiNW-FET进行计量研究以用于少量分子的电气检测打开了大门。
2010-10-19 cond-mat.mes-hall
A Quantum Mechanical Approach for the Simulation of Si/SiO2 Interface Roughness Scattering in Silicon Nanowire Transistors
在这项工作中，我们提出了一个量子力学方法模拟硅纳米线晶体管（SNWT）中的Si/SiO2界面粗糙度散射。模拟域离散与三维（3D）有限元网格，并直接实现的Si/SiO2界面粗糙度的微观结构。采用非平衡格林函数法和耦合模空间法求解了开边界条件下的三维薛定谔方程。通过用有限元法求解三维泊松方程，对器件中的三维静电进行了严格处理。虽然我们主要集中在本文的计算技术，在SNWTs的SRS的物理和它对设备特性的影响也进行了简要的讨论。
2004-12-05 cond-mat.mes-hall
Confinement of electrons in size modulated silicon nanowires
基于第一性原理计算，我们发现具有不同长度和直径的氢饱和硅纳米线段的周期性重复结的超晶格形成多量子阱结构。超晶格的带隙在实空间中被调制，因为它的直径，并导致在动量空间中的带隙，这是不同于组成纳米线。特定的电子态可以被限制在超晶格的窄或宽的区域中。能带排列的类型以及因此价带和导带的偏移取决于超晶格的取向以及组成部分的直径。通过自旋极化理论计算，研究了SiH空位和替代杂质对材料的电子和磁性的影响。带边附近具有局域态的替代杂质可以使调制掺杂成为可能。超晶格结构的稳定性进行了研究，在高温下的从头计算分子动力学计算。
2009-07-21 cond-mat.mes-hall
Spin states of the first four holes in a silicon nanowire quantum dot
我们报告的硅纳米线量子点的清晰度，允许前四个空穴的自旋状态的完整的理解测量。首先，我们将孔数控制到1。在垂直磁场下的详细测量揭示了硅中单个空穴的塞曼分裂。我们能够确定占据量子点的一到四个空穴的基态自旋构型，并发现自旋填充有交替自旋向下和自旋向上的空穴，这是由高达9T的磁谱证实的。此外，还详细分析了单电荷量子点在许多材料体系中的一个至今无法解释的特性。我们观察到量子点的零空穴基态能量的激发，它不能对应于电子或塞曼态。我们发现，最可能的解释是声学声子发射到纳米线的两个接触之间的空腔。
2008-11-18 cond-mat.mes-hall
Metallic beta-phase silicon nanowires: structure and electronic properties
采用密度泛函理论研究了表面封端氢原子的两种不同取向的β-Sn相硅纳米线的能带结构和能量稳定性.结果表明，β-Sn纳米线相对于α-金刚石纳米线具有零带隙的亚稳态。所研究的线的相对能量倾向于β-Sn相中的体硅晶体的能量。
2009-06-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nano-Cross-Junction Effect on Phonon Transport in Silicon-Nanowire-Cages
声子的波动效应可以使热传导的可控性超过表面和界面处的粒子散射。在这项工作中，我们提出了一类新的3D纳米结构：由纳米交叉结（NCJ）连接的硅纳米线（SiNW）组成的硅纳米线笼（SiNWC）结构。我们进行了平衡分子动力学（MD）模拟，并发现一个超低值的热导率的SiNWC，0.173 Wm-1 K-1，这是一个订单低于SiNWs。通过进一步的模态分析和原子格林函数计算，我们确定，大的减少是由于显着的声子本地化引起的声子本地化的声子本地共振和杂交在结部分在广泛的声子模式。与声子晶体不同，这种局域化效应不需要笼是周期性的，并且可以在更容易合成的结构中实现，例如以随机取向的SiNW网络的形式。
2016-10-10 cond-mat.mes-hall
On the properties of surface reconstructed silicon nanowires
我们研究通过密度泛函计算的侧表面重建的作用，在确定硅纳米线的电性能<100>。不同的横向重建探索通过放松所有的纳米线与晶体体硅结构和所有可能的理想刻面，对应于1.5 nm的平均直径。我们表明，重建诱导形成无处不在的表面状态，变成半金属或金属线。
2004-12-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electron- and phonon transport in silicon nanowires: an atomistic approach to thermoelectric properties
我们计算电子和声子传输在薄无序硅纳米线。我们的原子的方法是基于紧束缚和经验的潜在的电子和声子系统的描述，分别。表面无序建模包括表面硅空位。结果表明，平均声子和电子传输通过长SiNWs包含许多空缺，可以准确地估计使用最近提出的平均方法[物理评论Lett. 99，076803（2007）]。我们将这种平均方法应用于直径范围为1-3 nm的表面无序SiNW，以计算热电优值ZT。结果发现，声子传输的影响更多的空位比电子传输导致无序线的热电性能的增加，在定性与最近的实验。在直径为2nm的强无序取向丝中发现最大的ZT>3<111>。
2008-10-30 cond-mat.mes-hall
A Theoretical Investigation of Surface Roughness Scattering in Silicon Nanowire Transistors
在这封信中，我们报告了一个三维（3D）的量子力学模拟研究表面粗糙度散射（SRS）对硅纳米线晶体管（SNWT）的器件特性的影响。我们处理的Si/SiO2界面粗糙度的微观结构直接通过使用三维有限元技术。结果表明：1）受激喇曼散射降低了沟道中的电子态密度，从而提高了SNWT的阈值电压; 2）当传播模占据较多时，SNWT中的受激喇曼散射更加有效，这意味着受激喇曼散射在横模占据较多的平面型金属氧化物半导体场效应管中比在小直径、少模导通的SNWT中更为重要。
2005-02-22 cond-mat.mes-hall
Disorder-free localization around the conduction band edge of crossing and kinked silicon nanowires
我们探索弹道制度量子输运特性的氧化物嵌入交叉和扭结硅纳米线（NW）内的大规模的经验赝势电子结构框架，耦合到Kubo-Greenwood输运分析。一个真实的空间波函数的研究进行和结果一起解释的弹道输运计算的结果。这揭示了弹道输运边缘位于最低未占分子轨道上方数十至数百毫伏处，在两者之间以及前者上方出现了大量的局域态。我们发现，这些局域化的状态是不是由于氧化物界面，而是核心硅衍生的。它们显示了电子的波动性质，这些电子是由来自NW结和弯曲的反射带到前景的。因此，我们表明，即使超净硅纳米线的交叉和扭结具有导带尾没有诉诸原子的混乱。
2015-02-10 cond-mat.mes-hall
Thermoelectric Properties of Scaled Silicon Nanowires Using the sp3d5s*-SO Atomistic Tight-Binding Model and Boltzmann Transport
作为抑制声子传导的结果，最近已经报道了与原材料的ZT值相比，纳米结构的热电优值ZT的大幅改善。也有人建议，低维度也可以提高设备的功率因数，提供进一步的增强。本文采用sp 3d 5s * 自旋轨道耦合紧束缚模型计算了硅纳米线的电子结构。应用线性化玻尔兹曼输运理论，包括所有相关的散射机制，计算电导率，塞贝克系数，和热电功率因数。我们研究了直径为3 nm和12 nm的n型纳米线，在不同的载流子浓度下，在[100]，[110]和[111]输运取向。使用纳米线中的晶格热导率的实验值，计算预期的ZT值。我们发现，在室温下，虽然缩放的直径低于7 nm可以是有益的功率因数由于banstructure的变化单独，在这些尺寸增强的声子和表面粗糙度散射降低电导率和降低功率因数。
2011-04-08 cond-mat.mes-hall
Ab initio Study of Nonlinear Optical Susceptibilities in Silicon Nanowires
利用与时间无关的密度泛函理论（TIDFT）研究了窄（1 nm-2 nm）硅纳米线（SiNW）的二阶光学极化率。$χ^{(2)}$的值被提高到200 pm/V，这有望在SiNW中产生强的二次谐波（SHG）。对于[100]、[110]和[111] SiNW，$χ^{(2)}$张量的yxx分量分别为81、225和81 pm/V。这些与实验中报道的应变硅波导的$χ^{(2)}$值非常一致。对于[110]和[100] SiNW，三阶磁化率$χ^{(3)}$在（0.1-12）x $10^{-18} \frac{m^{2}}{V^{2}}$的范围内，这接近于体硅的实验值（0.1-0.2）x $10^{-18} \frac{m^{2}}{V^{2}}$，并且对于[111] SiNW，它是100倍更好。这项研究表明，通过对称性破缺通过应变和表面终止/重建，以及这种基于DFT的方法在预测纳米结构的非线性光学性能的适用性，提高在硅纳米线的SHG的可能性。
2017-07-26 cond-mat.mes-hall
Remote capacitive sensing in two-dimension quantum-dot arrays
我们研究了采用与晶圆代工厂兼容的全耗尽绝缘体上硅（FD-SOI）工艺制备的绝缘体上硅纳米线场效应晶体管中的栅极定义量子点。包裹在硅纳米线上的一系列分裂栅极自然地沿着单个纳米线产生量子点的$2\times n$双线性阵列。我们开始研究这样的2 $\times$ 2阵列内的量子点的电容耦合，然后显示如何可以扩展这种耦合在两个平行的硅纳米线耦合在一起共享，电隔离，“浮动”电极。利用一个量子点作为单电子盒传感器操作，浮栅用于增强电荷灵敏度范围，使其能够检测单独的硅纳米线中的电荷状态转变。通过比较多个器件的测量结果，我们说明了浮动栅极的影响，通过量化作为点传感器分离和配置内的双纳米线结构的函数的电荷灵敏度衰减。
2020-09-09 cond-mat.mes-hall
Micro-Raman and field emission studies of silicon nanowires prepared by metal assisted chemical etching
研究了金属辅助化学腐蚀法制备的硅纳米线的显微拉曼散射和场发射特性。扫描电子显微镜图像显示，以及对齐的垂直硅纳米线的生长。拉曼位移和尺寸关系的键极化率模型已被用来计算精确的限制尺寸在硅纳米线。由于光学声子的量子限制，硅纳米线的Si光学声子峰随着纳米线直径的减小而出现下移和非对称展宽。通过测量硅纳米线的电流-电压特性，并利用Fowler-Nordheim方程进行理论分析，研究了硅纳米线的场发射特性。场致电子发射随纳米线直径的减小而增大。这些硅纳米线的场发射表现出显着增强的开启场和总发射电流与纳米线尺寸减小。在目前的研究报告的结果表明，MACE是一种简单的技术来制备具有潜在的应用在场发射器件的硅纳米线。
2014-05-28 cond-mat.mes-hall
Controlled pore formation on mesoporous single crystalline silicon nanowires: threshold and mechanisms
采用两步金属辅助湿法化学腐蚀的方法制备了硅纳米线。利用扫描电子显微镜和氮气吸附法分析了电阻率ρ> 1000 Ωcm、ρ= 14-23 Ωcm、ρ< 0.01 Ωcm的掺硼硅基片的固体、粗糙和多孔纳米线表面的结构。由高掺杂硅制备的硅纳米线表面具有介孔结构。然而，我们发现了孔隙形成的限制。孔仅通过在低于临界HPDMATHABMM O $_2$浓度（c $_{\mbox{H}_2\mbox{O}_2}$ < 0.3 M）下蚀刻而形成。此外，我们还根据蚀刻参数确定了孔径分布，并表征了纳米线表面孔的形态。所述孔处于平均直径为9-13 nm的小中孔的状态。通过透射电子显微镜研究了单个介孔纳米线的晶体和表面结构。利用拉曼光谱研究了纳米线系综的振动特性。重硼掺杂的硅纳米线是高度多孔的，并且剩余的单晶硅纳米级网格导致红移和在520 cm $^{-1}$处的光学声子的拉曼散射的强不对称线加宽。这种红移，λ $_{\mbox{Si bulk}}$ = 520 cm $^{-1}$ $\rightarrow$ λ $_{\mbox{Si nanowire}}$ = 512 cm $^{-1}$，暗示了介孔单晶硅纳米线中的声子限制。
2014-10-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Geometric and chemical components of the giant piezoresistance in silicon nanowires
在p型硅纳米线（SiNW）中已经报道了各种各样的明显矛盾的压阻（PZR）行为，从通常的正体积效应到异常（负）PZR和巨PZR。这样一系列不同现象的起源尚不清楚，因此，包括SiNW类型（自上而下或自下而上）、应力集中、静电场效应或表面化学在内的许多参数的重要性也不清楚。在这里，我们观察到所有这些PZR行为在一组名义上的p型，$\langle 110 \rangle$取向，自上而下的硅纳米线在单轴拉伸应力高达0.5 MPa。纵向$π$ -测量从$-800\times10^{-11}$ Pa $^{-1}$到$3000\times10^{-11}$ Pa $^{-1}$的系数。化学处理的纳米线的显微拉曼光谱表明，应力集中是巨大的PZR的主要来源。的符号和过量的PZR的大小类似的散装效果有关的化学处理的硅NW。
2016-07-15 cond-mat.mes-hall
Heterogeneous nucleation of catalyst-free InAs nanowires on silicon
本文报道了用化学束外延法在Si（111）衬底上非均匀成核生长无催化剂的InAs纳米线。我们表明，纳米线成核增强溅射的硅衬底与高能粒子。我们认为，粒子轰击引入的硅表面上的晶格缺陷，作为优先成核网站。这些成核位置的形成可以通过溅射参数来控制，从而允许在宽范围内控制纳米线密度。纳米线成核伴随着不需要的寄生岛，但通过仔细选择退火和生长温度，可以大大降低这些岛的相对密度，并实现具有高纳米线产率的样品。
2017-01-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Charged impurity scattering and mobility in gated silicon nanowires
我们研究了带电杂质散射对<110>-取向Si纳米线在栅全环几何结构中的电子输运性质的影响，其中杂质势被栅、栅氧化层和导带电子屏蔽。用紧束缚方法计算了掺杂纳米线的电子结构，用Landauer-Buttiker格林函数方法和线性化玻尔兹曼输运方程（LBTE）在第一玻恩近似下计算了其输运性质.结果表明：（1）磷（P）和硼（B）掺杂体系在电子传输中存在很大的差异，受主对电子起隧道势垒的作用，而施主对电子传输起Fano共振的作用。(2)因此，在低载流子密度下，P-掺杂纳米线中的迁移率比B掺杂纳米线中的迁移率大得多，但是在高载流子密度下，B掺杂纳米线中的迁移率可以更大。(3)单个杂质的电阻强烈地依赖于其在纳米线中的径向位置，特别是对于受主。(4)作为子带结构和屏蔽效应的结果，杂质限制的迁移率可以在嵌入在HfO 2中的薄纳米线中比在体Si中更大。然而，受体可能会强烈阻碍嵌入SiO2中的薄纳米线中的电子流动。(5)微扰LBTE在很大程度上无法预测量子限制纳米线的正确迁移率。
2010-06-25 cond-mat.mes-hall
Metallic and semi-metallic <100> silicon nanowires
用<100>密度泛函方法研究了以体硅为芯沿-方向生长的硅纳米线.两个表面重建占主导地位的探索后的一大部分纳米线重建的相空间。尽管他们的能量等价，重建之一被发现是强金属，而另一个是半金属。这种电子结构行为由每个重构的特定表面状态决定。这些结果意味着为了获得良好的导电Si纳米线，不需要掺杂。
2004-12-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Individual charge traps in silicon nanowires: Measurements of location, spin and occupation number by Coulomb blockade spectroscopy
我们研究了硅纳米线中量子点的库仑阻塞谱中的反常现象。这些异常归因于与器件中的电荷陷阱的静电相互作用。一个简单的模型再现这些异常准确，我们展示了如何的陷阱的电容矩阵可以从形状的异常。从这些电容矩阵，我们推断，陷阱位于附近或内部的导线。根据不同掺杂水平的线中异常的出现，我们推断大多数陷阱是砷掺杂态。在某些情况下，异常伴随着随机电报信号，这允许对陷阱的占用进行时间分辨监测。陷阱态的自旋通过塞曼位移确定。
2006-03-24 cond-mat.mes-hall
Coherent Single Charge Transport in Molecular-Scale Silicon Nanowire Transistors
我们报道了分子尺度硅纳米线的低温电输运研究。单个纳米线表现出良好定义的库仑阻塞振荡特性的电荷添加到一个单一的纳米结构的长度尺度高达至少400 nm。进一步的研究表明，通过离散的单粒子量子级扩展整个设备的相干电荷输运，并表明基态自旋配置遵循Lieb-Mattis定理。此外，耗尽的纳米线表明，相位相干的单点特性是可访问的制度，其中相关性很强。
2004-12-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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。
2010-10-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
High Frequency top-down Junction-less Silicon Nanowire Resonators
我们在这里报告的第一个实现自上而下的硅纳米线（SiNW）转换的无结场效应晶体管（FET）和压阻（PZR）效应。悬浮硅纳米线是迄今为止报道的最小的自上而下硅纳米线之一，宽度低至约20纳米。这是由于一个200毫米晶圆级，超大规模集成电路工艺完全适合单片CMOS协集成。由于尺寸非常小，硅纳米线的电导可以通过附近的静电门来控制。无结FET和先前证明的PZR转导都是用相同的SiNW进行的。这些自转导方案显示出相似的信号背景比，并且PZR转导表现出相对较高的输出信号。用这两种方案测量了同一条硅纳米线的艾伦偏差AD，在室温和低压下，FET探测的AD约为20 ppm，PZR探测的AD约为3 ppm。数量级的改进，预计从更严格的静电控制，通过改变几何形状和掺杂水平，以及从CMOS集成。这些基本SiNW谐振器的紧凑，简单的拓扑结构为SiNW-CMOS平台中的气体和质量传感，时间保持或逻辑开关系统的超密集阵列开辟了新的途径。
2013-07-31 cond-mat.mes-hall
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。
2009-05-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Contactless photoconductivity measurements on (Si) nanowires
导电纳米线具有块体材料无法达到的显著物理特性。然而，我们对它们的输运性质的理解受到了它们电连接的困难的限制。在这封信中，我们研究光输运体硅和硅纳米线使用超导多模谐振器工作在0.3和3 GHz之间的频率。我们发现，而体硅响应主要是耗散，纳米线表现出大的介电极化率。这种技术是非接触式的，可以应用于许多其他半导体纳米线和分子。我们的方法还允许调查的耦合电子输运体硅中的表面声波和机电共振的纳米线。
2009-09-24 cond-mat.mes-hall
