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
In situ analysis of catalyst composition during gold catalyzed GaAs nanowire growth
半导体纳米线提供了将新颖的结构和功能结合到电子和光电子器件中的机会。对纳米线生长机制的清楚理解对于具有所需性质的结构的良好控制的生长是必不可少的，但目前的理解受到缺乏生长期间重要参数（例如催化剂颗粒组成）的经验测量的限制。然而，这很难通过调查后生长来准确确定。我们报告直接测量的催化剂成分的个别金种子GaAs纳米线内的电子显微镜，因为他们的成长。生长过程中催化剂中的Ga含量随着温度和Ga前体流量的增加而增加。直接比较计算的相图的Au-Ga-As三元系的测量的催化剂组合物不仅让我们估计的As含量在催化剂中，但也表明了相关的相图理解纳米线的生长。
2019-03-21 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
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
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
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
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
All-optical Coherent Control of Electrical Currents in Single GaAs Nanowires
飞秒脉冲及其二次谐波的相位稳定叠加在单根无偏置GaAs纳米线中产生超短微安电流脉冲。电流注入依赖于单光子和双光子吸收路径的量子干涉。
2010-02-22 cond-mat.mes-hall
Self-selective growth of GaAs1-xBix on GaAs zinc blende/wurtzite nanowire heterostructures
Lund University（隆德大学）；NanoLund, Lund University（隆德大学纳米隆德）；Centre for Analysis and Synthesis, Lund University（隆德大学分析与合成中心）；MAX IV Laboratory, Lund University（隆德大学MAX IV实验室）；Niels Bohr Institute, University of Copenhagen（哥本哈根大学尼尔斯玻尔研究所）
本研究以GaAs闪锌矿/纤锌矿纳米线异质结构为模板，通过阴离子交换实现GaAs1-xBix的自选择生长，发现闪锌矿段Bi浓度更高且抗氧化性更弱，为量子器件制备提供了可控模板。
2026-08-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Raman spectroscopy of wurtzite and zinc-blende GaAs nanowires: polarization dependence, selection rules and strain effects
本文介绍了在不同锌掺杂比例和纤锌矿结构的GaAs单根纳米线上实现的偏振相关拉曼散射实验。的特殊情况下的纳米线的选择规则的发现和讨论。在锌掺杂的情况下，当入射偏振和分析偏振平行于纳米线轴时，在267 cm-1处的横向光学模式E1（TO）表现出最高强度。这是纳米线几何形状和介电与环境不匹配的结果，并且与拉曼选择规则相当一致。我们还发现了一个一致的分裂为1 cm-1的E1（TO）。与纤锌矿结构相关的横向光学模式E2 H在254和256 cm-1之间测量，这取决于纤锌矿含量。E2 H的azymutal依赖性表明，当入射和分析偏振垂直于纳米线轴时，模式被激发的效率最高，与选择规则一致。通过E1（TO）和E2 H模的相对位移分析了纤锌矿和锌尖晶石之间应变的存在。最后，讨论了表面粗糙度对{110}面纵模强度的影响。
2009-12-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
GaAs/GaP Superlattice Nanowires for Tailoring Phononic Properties at the Nanoscale: Implications for Thermal Engineering
该研究通过实验与DFPT计算揭示了GaAs/GaP超晶格纳米线中声子色散和电子带隙的可调性，证明纳米尺度材料工程可定制声子特性并为热工程开辟新途径。
2023-09-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Single-mode Near-infrared Lasing in a GaAsSb/GaAs Nanowire Superlattice at Room Temperature
半导体纳米线激光器可以产生具有小型化几何形状的引导相干光发射，为各种应用带来新的可能性，包括纳米光子电路，光学传感，以及片上和芯片到芯片的光通信。在这里，我们报告的实现单模室温激光从890 nm到990 nm利用一种新的设计的单纳米线与GaAs Sb为基础的多个超晶格作为光泵浦下的增益介质。波长可调谐性与全面增强的激射性能被证明是由于独特的纳米线结构与有效的增益材料，它提供了高达1250的激射品质因数，降低激射阈值~ 6 kW cm-2和高的特征温度~ 129 K。这些结果为纳米线激光器结构的设计和合成提供了重大进展，这可以为未来具有惊人性能的纳米级集成光电系统铺平道路。
2017-08-23 cond-mat.mes-hall
Size-independent Young's modulus of inverted conical GaAs nanowire resonators
我们探讨自顶向下制造，单钳倒锥形GaAs纳米线的机械性能。将2-9 $μ$ m的纳米线长度与36-935 nm的脚直径组合产生从200 kHz到42 MHz跨越两个数量级的基本弯曲本征模。我们提取的杨氏模量的大小无关的值（45 $\pm$ 3）GPa。随着脚直径下降到几十纳米，所研究的纳米线是有前途的候选人，超柔性和超灵敏的纳米机械设备。
2014-01-16 cond-mat.mes-hall
Up to 40 % reduction of the GaAs band gap energy via strain engineering in core/shell nanowires
核/壳纳米线中应变工程的巨大可能性已经被探索为在不改变其化学组成的情况下定制二元III-V族半导体的性质的替代途径。特别是，我们证明了GaAs/In（x）Ga（1-x）As或GaAs/In（x）Al（1-x）As核/壳纳米线中的GaAs核可以承受常规薄膜异质结构中不可能存在的异常大的失配应变。核中的内置应变可以通过壳的组成和厚度来调节。足够厚的外壳变得几乎没有应变，而薄的核心经历了主要的流体静力拉伸应变，这导致GaAs带隙能量的减少。对于这项工作中的最高应变7%（x=0.54时获得），实现了与理论计算一致的40%的带隙的显着减少。其电子性质的这种强调制使得GaAs适合于近红外纳米光子学和可能的高电子迁移率纳米晶体管。
2018-03-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Surface preparation and patterning by nano imprint lithography for the selective area growth of GaAs nanowires on Si(111)
在Si（111）衬底上选择性区域生长高垂直产率的Ga辅助GaAs纳米线仍然是一个挑战。在这里，我们探讨不同的表面制备和它们的影响NW生长的分子束外延。我们发现，在超纯水中煮沸的基板导致的垂直的纳米线（实现80%）的电子束光刻（EBL）图案化的基板上生长的产量显着提高。然而，我们把这种改进归因于掩模开口中衬底的原子粗糙度的降低。在此基础上，我们将我们的生长结果转移到衬底处理的技术，使大阵列，纳米压印光刻（NIL）的有效图案化。为了获得小于50 nm的孔尺寸，我们结合了传统的NIL工艺与间接图案转移（NIL-IPT）技术。因此，我们实现了更小的孔尺寸比以前报道的传统的NIL和生长结果，这些EBL图案化基板上实现的。
2017-08-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast photodetection in the quantum wells of single AlGaAs/GaAs-based nanowires
本研究探究含GaAs基量子阱的单根Al₀.₃Ga₀.₇As/GaAs核壳纳米线的超快光电特性，发现量子阱共振激发下的皮秒光电流源于Dember效应，核层激发则产生位移电流与光热电电流，为超快光电器件研发提供了新依据。
2015-11-16 cond-mat.mes-hall
High magnetic field reveals the nature of excitons in a single GaAs/AlAs core/shell nanowire
报道了单个锌掺杂GaAs/AlAs核/壳纳米线的磁光致发光测量。在低温下，在低功率（nW）激发下，观察到在1.507 eV的强发射线。在高磁场中进行的测量使我们能够在这种发射中检测到与缺陷对结合的激子相关的几条线。正如Kunzel和Ploog报道的那样，这种线以前在非常高质量的外延GaAs中观察到。这表明，我们的GaAs/AlAs核/壳纳米线的光学质量是最好的GaAs层生长的分子束外延。此外，即使在室温下也观察到强的自由激子发射。我们的纳米线在室温下的明亮的光发射应该为许多光电子器件应用开辟道路。
2013-05-13 cond-mat.mes-hall
p-GaAs nanowire MESFETs with near-thermal limit gating
获得高性能p型晶体管的困难和栅极绝缘体电荷俘获效应对III-V族互补金属氧化物半导体（CMOS）电子器件提出了两个主要挑战。我们报道了一种p-GaAs纳米线金属-半导体场效应晶体管（MESFET），它通过利用金属-GaAs界面处的肖特基势垒来消除对栅极绝缘体的需要。我们的器件击败了性能最好的p-GaSb纳米线金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET），给出了62 mV/dec的典型亚阈值摆幅，在热极限的4%内，通断比$\sim 10^{5}$，导通电阻~700 k $Ω$，接触电阻~30 k $Ω$，峰值频率为1.2 $μ$ S/ $μ$ m，频率高达10 kHz的高保真交流工作。该器件由具有未掺杂的芯和重Be掺杂的壳的GaAs纳米线组成。我们仔细地回蚀纳米线的栅极位置，以获得肖特基势垒绝缘栅极，同时保持掺杂壳在接触处的完整性，以获得低接触电阻。我们的器件开辟了一条道路，全砷化镓纳米线MESFET互补电路，简化了制造和提高性能。
2018-09-27 cond-mat.mes-hall
Anomalous ambipolar transport in depleted GaAs nanowires
我们利用偏振微发光技术研究了n型耗尽GaAs纳米线（$ \approx 10^{17}$ cm $^{-3}$掺杂水平）中的光生载流子电荷和自旋输运。在6K，长距离的尾巴出现在发光的空间分布，指示电荷和自旋输运，仅受限制的NW的长度。该尾部与激发功率和温度无关。使用自洽计算的基础上的漂移扩散和泊松方程以及光生载流子的统计（范Roosbroeck模型），它被发现，这是由于光生载流子漂移的内部电场比通常的双极模型预测的电场大近两个数量级。这种大电场的出现是由于两种效应。首先，对于导带最小值和价带最大值的空间波动中的传输，电子迁移率被内部电场激活。这意味着，以一种违反直觉的方式，空间波动有利于长距离传输。其次，由于有限的NW长度，载流子输运的范围进一步增加，这种效应在一维系统中起着关键作用。
2021-12-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Optical Study of GaAs quantum dots embedded into AlGaAs nanowires
我们报告的光致发光特性的GaAs量子点嵌入到AlGaAs纳米线。时间积分和时间分辨的光致发光测量从阵列和单个量子点/纳米线的报告。的直径尺寸分布的影响是证明在光谱数据与存在的各种结晶相的AlGaAs纳米线。
2011-04-17 cond-mat.mes-hall
Nonlinear motion and mechanical mixing in as-grown GaAs nanowires
我们报告的非线性行为的驱动纳米线悬臂梁的运动。这种非线性可以用Duffing方程来描述，并用于演示两个不同激励频率的机械混合。此外，我们证明，非线性可以用来放大信号的频率接近的纳米线振荡器的机械共振。以这种方式证明了高达26 dB的幅度增益。
2014-06-23 cond-mat.mes-hall
Tunable band-gap and isotropic light absorption from bismuth-containing GaAs core$-$shell and multi$-$shell nanowires
基于GaAs衬底的半导体核$-$壳纳米线由于其直接带隙和高度可调的光电性能而成为许多光子器件、光伏器件和电子器件的基础。选择合适的材料系统对于为优化器件性能而定制设计的纳米线至关重要。含铋的GaAs材料是一类即将出现的半导体，它不仅能够精确控制合金应变和电子结构，而且还提供了抑制光子器件中内部损耗机制的可能性。虽然实验的努力，将GaBiAs合金在纳米线有源区仍处于原始阶段，这种纳米线的光电性能的理论理解是仅仅是初步的。这项工作阐明和量化的作用，纳米线的物理属性，如其几何参数和铋纳入设计光吸收波长和偏振响应。基于数百万原子紧束缚模拟的GaBiAs/GaAs芯$-$壳和GaAs/GaBiAs/GaAs多$-$壳纳米线，我们的研究结果预测了大调谐的吸收波长，范围从0.9 $μ$ m到1.6 $μ$ m，这可以通过工程控制Bi组合物或纳米线直径。应变分布的分析表明，导致显着的轻空穴混合的价带状态的拉伸字符。这提供了实现偏振不敏感的光相互作用的可能性，这对于涉及光的放大和调制的若干光子器件是期望的。此外，在低Bi成分下，载流子约束是准II型的，这进一步拓宽了这些纳米线对于要求大载流子分离的无数应用的适用性。
2020-06-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
GaAs/AlGaAs Nanowire Photodetector
我们展示了一个有效的核壳GaAs/AlGaAs纳米线光电探测器在室温下工作。这种纳米级检测器的设计是基于与金属-半导体-金属（MSM）径向架构相结合的I型异质结构，其中在半导体异质界面和金属/半导体肖特基接触处的内置电场促进光生电荷分离，增强光敏性。光谱光电导响应表明，纳米线支持共振光学模式在近红外区域，这导致大的光电流密度与电磁和输运计算模型的预测一致。单根纳米线光电探测器的峰值光响应率为0.57 A/W，与市场上的大面积平面GaAs光电探测器相当，并且在λ=855 nm处具有7.2 × 10^10 cm \sqrt{Hz} /W的高探测率。这是有希望的新一代的高灵敏度的单纳米线光电探测器的设计，通过控制光学模式限制，带隙，态密度，和电极工程。
2016-01-11 cond-mat.mes-hall
Direct correlation of crystal structure and optical properties in wurtzite/zinc-blende GaAs nanowire heterostructures
报道了一种在纳米尺度上直接关联单根GaAs纳米线的结构和光学性质的新方法。用光致发光光谱和透射电子显微镜研究了由100%纤锌矿组成的纳米线和具有锌-纤锌矿多型性的纳米线。纤锌矿GaAs的光致发光与1.5 eV的带隙一致。在多型纳米线，它示出的区域，主要由锌-纤锌矿或纤锌矿相显示接近的散装GaAs带隙的光致发光发射，而由纤锌矿和锌-纤锌矿相的非周期性超晶格组成的区域表现出低至1.455 eV的光致发光光谱的红移。量子异质结构的尺寸与光发射相关，使我们能够确定这两个晶相之间的能带对准。我们的第一原理电子结构计算密度泛函理论，采用混合交换功能，预测带偏移和有效质量与实验结果吻合良好。
2010-11-23 cond-mat.mes-hall
Observing visible-range photoluminescence in GaAs nanowires modified by laser irradiation
本文研究了聚焦激光在轴向Zn-Zn/WZ异质结GaAs纳米线中引起的结构和化学变化。使用透射电子显微镜、能量色散X射线光谱、拉曼散射和光致发光光谱的组合进行实验。对于异质结的两个组成部分，在大气中的激光照射被发现产生一个双表面层，它是由结晶砷和非晶的GaO $_{x}$。后一种化合物是负责在GaAs纳米线的光致发光光谱中的1.76 eV处的峰的外观。在增加激光功率密度的条件下，由于样品加热，在纳米线的锌包覆部分表面上进行了表面结晶砷的蒸发和$β$ -Ga $_{2}$ O $_{3}$纳米晶的形成。所形成的纳米晶体显示在1.7-2.4 eV的可见光范围内的光致发光带。对于纳米线的纤锌矿部分，在相同的功率密度下，发生了总的非晶化，形成了$β$ -Ga $_{2}$ O $_{3}$纳米晶体.观察到的WZ-GaAs到$β$ -Ga $_{2}$ O $_{3}$纳米晶体的转变为产生用于光电和光子应用的轴向和径向异质结构ZB-GaAs/ $β$ -Ga $_{2}$ O $_{3}$提供了一种可行的方法。
2017-01-17 cond-mat.mes-hall
Magnetoresistance of individual ferromagnetic GaAs/(Ga,Mn)As core-shell nanowires
我们调查，角度依赖，磁电阻（MR）的个人自组装的铁磁GaAs/（Ga，Mn）As核壳纳米线在低温下。MR迹线的形状和在运输中观察到的强各向异性可以归因于负磁阻效应和强单轴各向异性的相互作用，磁易磁化方向指向沿线轴。基于通常用于描述铁磁共振现象的有效磁场的概念，可以通过定量分析来很好地描述磁阻。我们调查的纳米线表现出单轴各向异性，这是约5倍以上的应变诱导的各向异性光刻制备的（Ga，Mn）As条纹。
2011-10-25 cond-mat.mes-hall
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
Towards low-dimensional hole systems in Be-doped GaAs nanowires
GaAs是量子器件开发的核心，但很少用于基于硅锗的量子器件，而InAs，InSb和SiGe则起着主导作用。p型GaAs纳米线为研究具有强自旋轨道效应的强限制0 D和1D空穴系统提供了一条途径，推动了我们开发具有Be掺杂p型GaAs纳米线、AuBe合金接触和图案化局部栅电极的纳米线晶体管，以制造纳米线为基础的量子空穴器件。我们报告的纳米线晶体管与传统的衬底背栅和EBL定义的金属/氧化物顶栅生产的GaAs纳米线与三种不同的Be掺杂密度和各种AuBe接触处理配方。我们发现，接触退火只带来了较小的改善，在较低的退火温度和短的退火时间的条件下的中度掺杂的器件。我们只获得了良好的晶体管性能的中度掺杂，与传导冻结在低温下低掺杂的纳米线和无法达到一个明确的关断状态下门控的高掺杂的纳米线。我们最好的器件在T = 4 K时通态电导率为95 nS，关态电导率为2 pS，通断比约为$10^{4}$，亚阈值斜率为50 mV/dec。最后，我们制作了一个具有适度掺杂纳米线的器件，该器件具有退火接触和多个顶栅。顶栅扫描显示在亚阈值区域中的平台，其在单独的冷却中是可再现的，并且指示可能的电导量化，突出了在该材料系统中未来量子器件研究的潜力。
2017-04-13 cond-mat.mes-hall quant-ph
Magneto-photoluminescence in GaAs/AlAs core-multishell nanowires: a theoretical investigation
在非微扰横向磁场中，预测了调制掺杂核-多壳纳米线的磁光致发光随光激发强度的变化。我们使用自洽场的有效质量近似内的方法来确定光激发的电子和空穴的人口，包括复杂的组成和各向异性的几何形状的纳米材料。的光致发光的演变分析作为一个函数的i）光激发功率，ii）磁场强度，iii）类型的掺杂，和iv）各向异性相对于场取向。
2015-09-21 cond-mat.mes-hall
Coaxial GaAs/(In,Ga)As dot-in-a-well nanowire heterostructures for electrically driven infrared light generation on Si in the telecommunication O band
核-壳GaAs基纳米线单片集成在Si上构成了一类有前途的纳米结构，可以使光发射器快速内部和芯片内的光学连接。我们提出并制备了一种新型的同轴GaAs/（In，Ga）As点阱纳米线异质结构，以实现在Si透明区的自发发射，这对于Si光子学的应用至关重要。具体而言，我们实现了室温下发射在1.27 $μ$ m的电信O波段。基于扫描透射电子显微镜的结构分析证明了异质结构中量子点的存在。利用阴极发光和光致发光光谱研究了这些纳米线结构的自发发射。载流子向更大量子点的热再分布解释了在室温下实现的长波长发射。最后，为了证明所提出的纳米线异质结构作为单片集成在Si上的电驱动发光体的可行性，制造了在1.26 $μ$ m处表现出室温电致发光的发光二极管。
2019-12-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Charge and spin transport over record distances in GaAs metallic n-type nanowires : II nonlinear charge transport
我们研究了在Si（111）衬底上通过氢化物气相外延（HVPE）生长的n型金属GaAs纳米线（掺杂水平约为10^17 cm ^-3）中的光生载流子电荷输运。光谱中选定能量的发光强度空间分布的分析使我们能够确定费米海的光电子、少数光空穴和电子的空间分布作为与光激发点的距离的函数。该分析表明，电荷可以在大于25（微）米的记录距离在6K下传输，尽管预期的本地化的少数空穴在由施主浓度的统计波动产生的电势波动。结果表明，运输是受波动的影响很小，因为建立了大的内部电场，强烈增加空穴和电子的迁移率，因此使运输。由于热电子和费米海的发射的空间分布的比较给出了至少三个空间区域的证据，包括在激发点附近的过量的本征电子的区域和这些电子的耗尽的区域在大于2 - 10（微）m的距离取决于激发功率。内部向外的电场增加了波动中光空穴的动能，使得在到激发点的给定距离之后，在波动上发生弹道输运。
2020-12-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Directional and dynamic modulation of the optical emission of an individual GaAs nanowire using surface acoustic waves
我们报告的光学实验上进行个别砷化镓纳米线和manipulation其时间发射特性，使用表面声波。我们发现一个显着的，特征抑制的发射强度的表面声波传播对齐的轴的纳米线。此外，我们证明，这种淬火是动态的，因为它显示了明显的调制的表面声波的局部相位调谐。这些影响被强烈地减少了SAW施加在垂直于纳米线的轴的方向上，由于其固有的一维几何形状。我们解决了一个完全动态调制的纳米线发射高达678 MHz的纳米线的物理性质不受限制。
2014-10-08 cond-mat.mes-hall
Zinc-blende and wurtzite GaAs quantum dots in nanowires studied using hydrostatic pressure
本文报道了在单根GaAs/AlGaAs核壳纳米线中自组装的Zn掺杂（ZB）和纤锌矿（WZ）两种晶相GaAs量子点。通过测量光致发光和时间分辨光致发光谱研究了两种量子点在静水压作用下的光跃迁和单光子特性。结果表明，ZB量子点具有直接带隙跃迁、短的复合寿命（~1 ns）和较高的压力系数（75-100 meV/GPa）。相反，由于量子限制效应，WZ量子点经历了直接到赝直接的带隙转变，具有显著的长激子寿命（4.5-74.5 ns）和小的压力系数（28-53 meV/GPa）。这些基本的物理性质进行进一步检查，通过执行国家的最先进的原子赝势计算。
2015-07-23 cond-mat.mes-hall
Prediction of inelastic light scattering spectra from electronic collective excitations in GaAs/AlGaAs core-multishell nanowires
我们预测了嵌入核-多壳层GaAs/AlGaAs纳米线中的同轴量子阱中电子集体激发的非弹性光散射谱。详细分析了典型样品的复杂组成、六方截面和远距离掺杂，并利用密度泛函方法得到了自由电子气。非弹性光散射截面由于电荷和自旋集体激发属于准一维和准二维状态，共存于这样的径向异质结构，预测在非共振近似从一个完全三维多子带TDDFT形式主义。我们发现，集体激发可以分为方位角，径向和纵向激发，根据相关的密度波动，我们建议，他们的字符可以暴露沿异质结构的不同平面的非弹性光散射的特定光谱色散。
2015-04-17 cond-mat.mes-hall
Fine structure of excitons in InAs quantum dots on GaAs(110) planar layers and nanowire facets
本文研究了以Bi为表面活性剂在GaAs（110）衬底上分子束外延生长的InAs量子点的光学性质。量子点是在平面GaAs（110）衬底以及GaAs纳米线的{110}侧壁面上合成的。在10 K时，限制在这些量子点中的中性激子产生1.1和1.4 eV之间的光致发光线。磁光致发光光谱表明，对于发射1.3和1.4 eV之间的小量子点，在（110）平面内和垂直于（110）平面的电子-空穴相干长度分别为5和2 nm的量级。量子点的光致发光是线性偏振的，并且观察到结合和反结合双激子，我们将这两个发现与（110）平面中的应变相关联。这种应变导致压电场和重空穴态与轻空穴态之间的强混合，并且提供了调谐激子光致发光的线性偏振度以及双激子的结合能的符号的可能性。
2017-04-27 cond-mat.mes-hall
Aharonov-Bohm and Altshuler-Aronov-Spivak oscillations in the quasi-ballistic regime in phase-pure GaAs/InAs core/shell nanowires
本研究展示相纯GaAs/InAs核/壳纳米线，通过低温磁输运观测到AB和AAS振荡，证明壳层为准弹道输运，为混合量子器件提供新平台。
2025-03-09 cond-mat.mes-hall
Charge and spin transport over record distances in GaAs metallic n-type nanowires : I photocarrier transport in a dense Fermi sea
我们研究了用氢化物气相外延法（HVPE）在Si衬底上生长的n型金属GaAs纳米线（掺杂水平约为10^17 cm^-3）中的电荷和自旋输运。这是通过用紧密聚焦的圆偏振光激发纳米线并通过监测强度和圆偏振光谱作为距激发点的距离的函数来完成的。自旋极化的光电子在近带隙光谱中产生了一个明确的特征，与主线不同，这是由于费米海的自旋非极化电子与相同的少数光空穴的复合。在2（微）米的距离，只有主线仍然存在，这意味着光电子已经达到了费米海的电荷热力学平衡。然而，尽管在相应能量的强度谱中不存在线，但在谱中的相同能量处仍然观察到圆偏振，这意味着光电子保持了它们的自旋取向，并且两个自旋库保持不同。作为到激发点的距离的函数的调查表明，取决于激发功率，20%的光电子自旋极化可以在超过20（微）m的记录距离上传输。这一发现对n型掺杂纳米线的长距离自旋输运具有潜在的应用价值。
2020-12-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
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
Nonlinear Charge Transport in InGaAs Nanowires at Terahertz Frequencies
我们探测GaAs/In0.2Ga0.8As核/壳纳米线在高电场下的电子输运性质，使用宽带太赫兹脉冲和峰值电场高达0.6 MV/cm的光泵/太赫兹探测光谱。光激发的载流子的等离子体共振表现出系统的红移和抑制其光谱权重的太赫兹驱动场超过0.4 MV/cm。这种行为归因于谷间电子散射，导致平均电子有效质量增加，并且在最高场下电子迁移率相应地降低约2倍。我们表明，有效质量的增加是不均匀的沿纳米线，主要发生在他们的中间部分，导致空间不均匀的载流子响应。我们的研究结果量化了GaAs基纳米线的非线性输运机制，并显示了其在太赫兹频率下工作的纳米器件的发展潜力。
2020-04-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Self-assembly of InAs nanostructures on the sidewalls of GaAs nanowires directed by a Bi surfactant
表面能在三维（3D）纳米结构的自组装中起主导作用。在这封信中，我们表明，使用表面活性剂来修改表面能可以提供一种手段，外部控制纳米结构的自组装，使新的分层纳米结构的合成。我们探索了Bi作为表面活性剂在GaAs纳米线{1-10}侧壁面上生长InAs。表面Bi的存在下诱导形成的InAs 3D岛屿的过程类似的Stranski-Krastanov机制，这不会发生在没有Bi在这些表面上。InAs 3D岛在临界壳厚度以上的{1-10}面的拐角处成核，然后沿着<110>纳米线侧壁的平面中的方向伸长。利用这种生长机制，我们实现了一系列新颖的层次纳米结构，从InAs量子点上的单个{1-10}纳米线方面的锯齿形纳米环完全包围纳米线核心。光致发光光谱和阴极发光谱线扫描表明，小的表面诱导的InAs三维岛的行为作为光学活性量子点。这项工作说明了如何表面活性剂可以提供一个前所未有的水平的外部控制纳米结构的自组装。
2017-04-26 cond-mat.mes-hall
Monolithic axial InGaAs quantum dot emitters in GaAs-based nanowires via Sb-mediated facet engineering
Walter Schottky Institute, TUM School of Natural Sciences, Technical University of Munich（慕尼黑工业大学沃尔特·施科特基研究所自然科学学院）；Institute for Physics and Astronomy, Technical University Berlin（柏林工业大学物理与天文学研究所）；Department of Chemistry, Ludwig-Maximilians-University of Munich（慕尼黑大学化学系）；Walter Schottky Institute, TUM School of Computation, Information and Technology, Technical University of Munich（慕尼黑工业大学沃尔特·施科特基研究所计算、信息与技术学院）；Department of Physics, University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校物理系）
本研究通过Sb介导的facet工程开发了GaAs基纳米线中的InGaAs量子点发射体，解决了轴向量子发射体的制备难题，实现了单片集成的单光子源。
2026-06-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Band folding, strain, confinement, and surface relaxation effects on the electronic structure of GaAs and GaP: from bulk to nanowires
在本文中，我们将展示如何将两个III-V族系统的电子结构联系起来，一个是直接带隙材料GaAs，另一个是间接带隙材料GaP，从它们的大块到薄纳米线的形状。GaAs和GaP块体和纳米线系统中的锌钛矿和纤锌矿结构的自由应变和受到双轴应变垂直于[111]/[0001]方向进行了研究。我们提供了一个解释的能带结构的纳米线，沿[111]（锌-尖晶石结构）和[0001]（纤锌矿结构）的方向生长，在散装能带结构的相应的二元化合物。该过程揭示了起源的价和传导谷有关，以确定的性质（直接或间接）的带隙和种类（直接和pseudodirect）的价传导过渡。因此，通过仅计算体能带，即使对于非常薄的纳米线，也可以描述纳米线能带的行为。模拟分析了双轴应变对能带结构的影响，为GaP体材料提供了文献中的第一个结果。限制的作用，和表面弛豫，在确定薄纳米线的纳米线的电子结构分别进行了分析，揭示了带隙的性质的变化主要是由于表面弛豫效应，而不是限制。结果表明，带隙从体系统到一维系统的间接/直接变化主要是由于受约束和应变影响不同的体导谷之间的能量竞争。虽然限制的主要作用是打开所有的间隙，但它不一定是直接/间接改变电子间隙性质的主要原因，而不是文献中通常声称的那样。
2018-08-08 cond-mat.mes-hall
Phase coherent transport and spin-orbit interaction in GaAs/InSb core/shell nanowires
对GaAs/InSb核壳纳米线进行了低温磁输运测量。纳米线是通过分子束外延自催化生长的。作为背栅电压的函数的电导测量示出了双极行为，其包括在从p型到n型区域的过渡之间的绝缘范围。基于自洽的薛定谔-泊松求解器的模拟表明，双极特性源于费米能级依赖于占据的空穴和电子状态内的近似圆形量子阱中形成的InSb壳。通过施加相对于纳米线轴垂直的磁场，观察电导波动，其用于提取相位相干长度。通过对不同背栅电压下的磁导迹线进行平均，解决了弱反定域化特征。当施加轴向磁场时，测量规则的磁通周期电导振荡。这些振荡归因于位于InSb壳层中的闭环量子化状态，其随着磁通量周期性地移动其能量位置。实验观察到的振荡模式的变化的可能原因进行了讨论，使用模拟结果。
2020-04-02 cond-mat.mes-hall
Defect-Free Axially-Stacked GaAs/GaAsP Nanowire Quantum Dots with Strong Carrier Confinement
纳米线中的轴向堆叠量子点在纳米量子器件和激光器的制备中具有重要的应用。虽然它们的性能对晶体质量和结构非常敏感，但对于无缺陷无Au模式生长和结构优化以实现高性能的研究相对较少。在这里，我们报告了第一个自催化无缺陷轴向堆叠深NWQD的详细研究。当50个GaAs量子点放置在单个GaAsP NW中时，保持高结构质量。量子点具有非常尖锐的界面（1.8~3.6 nm），可以紧密堆叠，具有非常相似的结构特性。它们在非氮化物III-V NWQD中表现出最深的载流子约束（~90 meV）和最大的激子-双激子分裂（~11 meV），并且由于优异的稳定性，在环境气氛中储存超过6个月后可以保持良好的光学性质。我们的研究为构建与CMOS技术兼容的高性能轴向堆叠NWQD器件奠定了坚实的基础。
2021-02-25 cond-mat.mes-hall physics.app-ph quant-ph
Electric-field-assisted phase switching for crystal phase quantum dot fabrication in GaAs nanowires
针对晶相量子点制备调控难的问题，本研究在GaAs纳米线气液固生长中实现电场驱动的瞬时晶相切换，以单层精度制备出原子级锐利界面的晶相量子点，为其应用落地提供关键支撑。
2025-07-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Thermally-driven formation of Ge quantum dots on self-catalysed thin GaAs nanowires
在纳米线（NW）侧壁上嵌入量子点（QD）允许将多层QD集成到径向p-i-n结的有源区中以极大地增强光发射/吸收。然而，与薄膜上的生长相比，表面曲率使得生长更具挑战性，特别是在具有小直径（nm <100 nm）的纳米线上。此外，自催化纳米线的{110}侧壁刻面有利于二维生长（2D），而三维（3D）Sttranski-Krastanow生长的实现变得极具挑战性。在这里，我们证明了热驱动的Ge点的{110}侧壁面薄自催化纳米线的形成，而不使用任何表面活性剂或表面处理。GaAs纳米线上生长的赝晶Ge层的2D-3D转变是由高温退火下的能量最小化驱动的。这种方法开辟了一条新的途径，以集成量子点的NW没有任何限制NW直径或弹性应变，这可以允许在更广泛的材料系统，其中岛的传统机制的生长是不可能的，与新颖的NWQD为基础的光电子器件的好处形成量子点。
2021-03-31 cond-mat.mes-hall
Landau levels, edge states and magneto-conductance in GaAs/AlGaAs core-shell nanowires
计算了任意强度和取向的横向场作用下调制掺杂核壳纳米线中电子气的磁态。磁电导内的Landauer方法预测。该模型充分考虑了径向材料调制，棱镜对称性和掺杂的实际GaAs/AlGaAs器件的配置文件内的一个随机函数的方法，和电子-电子相互作用包括在一个平均场自洽的方法。计算表明，在低自由载流子密度制度，磁状态可以描述的朗道能级和边缘状态，类似于平面二维电子气在霍尔酒吧。然而，在较高的载流子密度的主导电子-电子相互作用导致强烈的不均匀的本地化在棱柱异质界面。这导致复杂的带色散，在纵波矢量的有限值处具有局部最小值，以及负磁阻区域。预测显着的各向异性的磁场方向的磁电导是一个直接探针的不均匀的电子气本地化的导电通道诱导的棱柱几何形状。
2013-03-14 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
VLS-HVPE growth of ultra-long and defect-free GaAs nanowires investigated by ab initio simulation coupled to near-field microscopy
采用金催化剂辅助氢化物气相外延（HVPE）生长了高长径比、棒状、单晶相GaAs纳米线。高分辨率透射电子显微镜（HRTEM）和显微拉曼光谱显示多型性的无锌纳米线的长度超过几十微米的直径范围在50和150 nm之间。个别纳米线的显微光致发光研究表明线宽小于其他地方报道的，这是一致的纳米线的结晶质量。HVPE利用氯化物生长前体，其在吸附到催化剂颗粒上之后的高分解频率有利于将Ga原子从气相直接且快速地引入到催化剂液滴中。这产生NW的高轴向生长速率（大于100微米/小时）。采用密度泛函理论计算了液滴中Ga原子向液固界面的快速扩散过程。Ga原子的扩散系数估计为3 × 10 ~（-9）m ~ 2/s，与实验结果相符。
2014-01-30 cond-mat.mes-hall
AlGaAs nanowires as a universal platform for GaAs, InGaAs, and InAs quantum dots
Technical University of Denmark（丹麦技术大学）；St. Petersburg State University（圣彼得堡国立大学）；Université Paris Saclay（巴黎萨克雷大学）；CNRS（法国国家科学研究中心）；Alferov University（阿尔费罗夫大学）
本研究提出以AlGaAs纳米线为通用主体，制备GaAs、InGaAs和InAs量子点，实现了波长可调的InGaAs量子点，可集成多量子点并验证了材料兼容性，为光子量子技术提供了统一平台。
2026-08-26 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Strain distribution in zincblende and wurtzite GaAs nanowires bent by a one-sided (In, Al)As stressor shell: consequences for torsion, chirality, and piezoelectricity
本研究提出一种基于第一Piola-Kirchhoff应力张量的有限应变模型，通过有限元法求解，揭示闪锌矿与纤锌矿GaAs纳米线在单侧应力源壳层弯曲下的应变差异及其对力学和压电特性的影响。
2025-01-15 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Diameter evolution of selective area grown Ga-assisted GaAs nanowires
我们提出了一种新的两步法的GaAs纳米线（NWs）的选择性区域生长（SAG）的分子束外延，使详细的探索NW直径的演变。在第一步中，生长参数进行了优化的垂直取向的纳米线的成核。在第二步中，选择生长参数以优化NW形状，从而实现具有薄直径（45 nm）和非锥形形态的NW。这一结果与通常观察到的SAG NW的厚的、倒锥形形状形成对比。我们量化的径向气固（VS）的增长的通量依赖性，并建立一个模型，考虑到扩散的NW侧壁上解释所观察到的VS的增长率。结合这个模型的径向VS增长与现有的模型在NW顶部的液滴动力学，我们实现了充分理解的直径的NW在其整个长度和直径的演变，并在增长过程中逐渐变细。我们的结论是，只有液滴动力学和VS增长的组合结果在一个非锥形形态。这一结果使NW形状工程和掺杂的NW具有重要意义。
2017-08-18 cond-mat.mes-hall
