Superconducting Nanowire Fabrication on Niobium Nitride using Helium Ion Irradiation
超导器件容易因其导线边缘的杂质和缺陷而导致性能降低，这可能导致局部电流拥挤。在这项研究中，我们探索了使用氦离子辐照来修改超导材料的晶格结构，以改变其固有特性。该过程将使我们能够直接图案化设备，并有可能提高纳米线的质量。为了实现这一点，我们使用来自扫描氦离子显微镜（HIM）的离子束来定位超导材料上的损伤以创建纳米线。在这项研究中进行了两个实验。首先，在氮化铌（NbN）微丝上暴露一系列氦离子剂量，以确定抑制超导性的估计剂量密度。使用该第一实验的结果，将纳米线图案化到微丝上，并且测量每个样品的电流-电压特性。我们的研究结果表明，氦离子辐照是一种有效的超导纳米线无阻制备方法。
2020-03-05 cond-mat.supr-con physics.app-ph
Impact of ALD-Deposited Ultrathin Nitride Layers on Carrier Lifetimes and Photoluminescence Efficiency in CdTe/MgCdTe Double Heterostructures
本研究评估ALD沉积的SiNx、AlN、TiN超薄氮化物层对CdTe/MgCdTe双异质结构的钝化效果，证实其可提升载流子寿命、减少表面复合，指出SiNx是提升CdTe太阳能电池效率的潜在钝化材料。
2024-08-20 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Effect of the nanowire diameter on the linearity of the response of GaN-based heterostructured nanowire photodetectors
纳米线光电探测器的研究，因为它们与灵活的电子产品的兼容性，或用于实现芯片上的光学互连。这种器件的特点是光电流增益很小，但其光响应与光功率呈次线性关系。在这里，我们提出了一个单纳米线光电探测器显示线性响应紫外线照明的研究。它们的结构由结合AlN/GAN/AlN异质结构的GAN纳米线组成，其产生内部电场。的异质结构的活动被证实的整流行为的电流-电压特性在黑暗中，以及由光响应的幅度和线性的不对称性。在反向偏置（GAN帽部分上的负偏置）下，当纳米线直径低于特定阈值（$\approx$ 80 nm）时，检测器与撞击光功率线性地表现，这对应于由于侧壁处的费米能级钉扎而导致的纳米线茎的总耗尽。在只有部分耗尽的纳米线的情况下，它们的非线性是由它们的中心导电通道的直径在照明下的非线性变化来解释的。
2019-04-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Hot-Carrier Separation in Heterostructure Nanowires observed by Electron-Beam Induced Current
半导体中热载流子的分离对于诸如热伏光电检测和第三代光电转换器的应用是感兴趣的。半导体纳米线为有效的热载流子分离提供了几个潜在的优势，例如：基于异质结构的能带工程中的高度控制和灵活性，与体相比较增加的热载流子温度，以及非常适合于局部控制光吸收的几何形状。事实上，已经观察到具有短InP能量势垒的InAs纳米线在全局照明下产生电功率，开路电压超过肖克利-奎塞尔极限。为了更详细地理解这种行为，有必要保持对纳米线中电子空穴对生成的精确位置的控制。在这项工作中，我们进行电子束感应电流测量与高空间分辨率，并证明了在提取高能电子的InP势垒的作用。我们的结果在热载流子分离，并提取估计的热载流子平均自由程。
2020-04-03 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Solid-state ionic rectification in perovskite nanowire heterostructures
卤化物钙钛矿材料因其出色的光电应用而引起越来越多的研究关注。由于其低活化能，离子迁移与卤化物钙钛矿器件的长期稳定性和许多不寻常的输运行为有关。然而，卤化物钙钛矿晶体中离子传输的精确控制仍然具有挑战性。在这里，我们可视化和量化的电场诱导的卤素离子迁移的轴向CsPbBr $_3$ -CsPbCl $_3$纳米线异质结构，并证明了固态离子整流，这是由于在纳米线中的离子空位的非均匀分布，从电屏蔽和它们的创建和破坏之间的竞争在电极界面的结果。非对称异质结构特性在以卤化物钙钛矿作为构建块的先进离子电路的设计中为离子运动操纵添加了额外的旋钮。
2020-07-15 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.chem-ph
Spatially Resolved Thermoelectric Effects in Operando Semiconductor-Metal Nanowire Heterostructures
利用扫描热显微镜研究了铝纳米线连接的纳米级锗片的热电性能。168 nm长的锗段具有与铝丝原子级尖锐的界面，并被Al $_2$ O $_3$壳包围。沿着自加热纳米线的温度分布测量作为所施加的电流的函数，焦耳和珀耳帖效应。开发的分析是能够提取的热和热电性能，包括热导率，热边界电阻的基板和珀尔帖系数从一个单一的测量。我们的研究证明了对自热设备和结构周围的温度进行定量测量的潜力，一直到热载体的散射长度。
2020-06-28 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
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
Polarization control in Nitride Quantum Well Light Emitters Enabled by Bottom Tunnel-junctions
在所有常规的蓝色和绿色氮化物半导体发光半导体量子阱异质结构中，由于反转对称性的破坏而导致的冻结的内部极化诱导的电场指向与电子和空穴的有效流动所期望的方向相反的方向。这种情况一直持续，因为希望在量子阱有源区的顶部具有p型空穴注入器。由于氮化物异质结构中的内部偏振场，存在用于实现这种光发射器的掺杂和偏振的四种排列。哪种排列最适合高效发光？在这项工作中，我们回答了这个问题，展示了一个全新的方法，实现高效的光发射与底部隧道结。底部隧道结设计使极化场在量子阱中沿所需方向对准，同时消除了对p型接触的需要，并允许有效的电流扩散。通过防止电子过冲通过量子阱，其禁止量子化异质结构的不期望区域中的载流子复合，并且为集成和堆叠多个光发射器的新几何形状开辟了可能性。由于固有的优点，底部隧道结发光二极管能够使发光效率比替代异质结构设计增加200-300%。
2018-10-03 cond-mat.other physics.app-ph
Reversible Al Propagation in Si$_x$Ge$_{1-x}$ Nanowires
虽然可逆性是热力学中的一个基本概念，但大多数反应都不容易可逆，特别是在固态物理学中。例如，热扩散是一种广为人知的概念，尤其用于将掺杂剂原子注入基质中的取代位置并改善器件特性。通常，这种扩散过程将产生在越来越大的区域上延伸的浓度梯度，而不可能逆转这种效应。另一方面，虽然半导体纳米线的自底向上生长是有趣的，但仍然难以制造具有高度控制的轴向异质结构。在本文中，我们报告了一个可逆的热扩散过程中发生的固态交换反应之间的Al金属垫和Si $_x$ Ge $_{1-x}$合金纳米线的原位透射电子显微镜观察。热辅助反应导致产生夹在反应的Al和未反应的SixGe 1-x部分之间的富Si区域，形成轴向Al/Si/Si $_x$ Ge $_{1-x}$异质结构。在加热或（缓慢）冷却时，Al金属可重复地移入和移出Si $_x$ Ge $_{1-x}$合金纳米线，同时保持棒状几何形状和结晶度，从而允许在单个工艺步骤中以可逆方式制造和接触纳米线异质结构，与当前的基于Si的技术兼容。这个有趣的系统是有前途的各种应用，如相变存储器中的全晶体系统与集成的接触，以及Si/Si $_x$ Ge $_{1-x}$ /Si异质结构的近红外传感应用。
2020-02-06 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Superconducting Nanowire Based Surface Acoustic Wave Transduction
Northeastern University（东北大学）
本研究展示了基于NbN纳米线的表面声波换能器，通过匹配电磁与声波相速度实现了低温ScAlN/SiC声学延迟线，实验证实其性能可用于低温信号处理及超导量子电路集成。
2026-07-30 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
High performance Black Phosphorus/Graphitic Carbon Nitride Heterostructure-based Wearable Sensor for Real-time Sweat Glucose Monitoring
本文提出黑磷/石墨相氮化碳异质结构，利用磷-氮相互作用提升葡萄糖电催化氧化性能，并将其集成到含微流控与NFC芯片的可穿戴贴片中，实现高灵敏度实时汗液葡萄糖监测。
2024-12-27 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.med-ph
Combined Light Excitation and Scanning Gate Microscopy on Heterostructure Nanowire Photovoltaic Devices
本文构建光激发与SGM/AFM联用平台，研究含原子级InP区段的InAs纳米线，揭示局部栅控、不同波长光照及表面/轴向成分效应。
2025-02-19 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Enhancing thermophotovoltaic performance using graphene-BN-InSb near-field heterostructures
设计并优化了石墨烯-六方氮化硼-InSb近场结构，以提高工作在普通工业废热$400~\rm K \sim 800~\rm K$温度范围内的热光伏系统的输出功率和能量效率，该温度范围也是常规热电器件的工作温度范围。结果表明，对于石墨烯-六方氮化硼异质结发射极和石墨烯覆盖的InSb电池，系统的最佳电功率可达$3.5\times10^{4} \rm\ W/\rm m^2$，而对于异质结发射极和未覆盖的InSb电池，系统的效率最高（达到卡诺效率的$27\%$）.这些结果表明，近场热光伏系统的性能可以与最先进的热电器件相媲美，甚至优于。热光伏性能显著增强的基本物理学被理解为是由于发射极和电池之间的共振耦合，其中石墨烯中的表面等离子体激元和氮化硼中的表面声子极化激元起重要作用。我们的研究为未来的高性能热光伏系统提供了一个垫脚石。
2019-02-27 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
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
Electrical detection of hyperbolic phonon-polaritons in heterostructures of graphene and boron nitride
利用六方氮化硼的双曲声子-极化激元（HPP）可以在深亚波长尺度上控制中红外波段的光特性。当作为波导模式传播时，HPP可以将电场集中在选定的纳米体积中。这种行为是许多应用的核心，包括亚衍射成像和传感。在这里，我们采用HPPs在h-BN和石墨烯的异质结构作为新的纳米光电平台，通过结合石墨烯中的高效热载流子光转换和h-BN的双曲线性质的好处。我们证明了HPP的电检测引导他们走向石墨烯pn结。我们将激光束照射到异质结构下方金属栅极的间隙上，在那里光被转换为HPP。然后，HPP作为受限射线传播，加热石墨烯，导致强光电流。这一概念被用来提高中红外光电探测器的外部响应度，克服了石墨烯pn结探测器由于其小的有效面积和弱吸收而受到的限制。此外，由于HPP，这种类型的探测器具有可调的频率选择性，这与其高响应度相结合，为高效的高分辨率中红外成像铺平了道路。
2017-05-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Efficacy of Boron Nitride Encapsulation against Plasma-Processing in van der Waals Heterostructures
二维（2D）过渡金属二硫属化合物（TMDC）在光学、电子学、催化和储能等领域的应用是研究热点。当封装在无电荷无序的环境中时，它们的光学和电子性质可以显著增强。由于六方氮化硼（h-BN）是原子级薄，高度结晶，是一种强绝缘体，它是最常用的二维材料封装和钝化TMDC之一。在这份报告中，我们研究了如何在半导体器件制造和后处理过程中经常使用的高能氩等离子体中，BH-BN屏蔽底层MoS 2 TMDC层。像差校正扫描透射电子显微镜用于分析缺陷形成的h-BN和二硫化钼层，这些观察结果与拉曼和光致发光光谱。我们的研究结果强调，h-BN是短等离子体暴露（< 30秒）的有效屏障，但对于较长的暴露无效，这导致底层MoS 2中的广泛的撞击损伤和非晶化。
2020-11-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Buffer-less Gallium Nitride High Electron Mobility Heterostructures on Silicon
University of Cambridge（剑桥大学）；Swansea University（斯旺西大学）；University of Bristol（布里斯托大学）；Cardiff University（卡迪夫大学）
无缓冲层的氮化镓异质结构在硅基上直接生长，实现了低热阻和高迁移率的二维电子气，为高性能HEMTs提供了新方案。
2024-07-12 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Toward Quantitative Measurements of Piezoelectricity in III-N Semiconductors Nanowires
压电半导体III-氮化物纳米结构作为能量收集器、传感器和自我可持续电子器件的替代材料已经受到越来越多的关注，需要很好地澄清其压电行为。尽管piezoresponse力显微镜（PFM）的可行性，以解决在纳米级的压电响应，出现了几个困难时，由于各种文物进行测量的低压电系数材料。这项工作表明，半定量PFM低压电系数III-氮化物可以实现高纵横比的纳米结构，如纳米线或纳米棒。对于传统的散装和薄膜，精确测定其piezoresponses是有限的，因为夹紧和弯曲的影响，可以同时发生在PFM测量。虽然夹持效应只会降低压电响应的振幅，但弯曲运动会增加或减少该振幅，并且还可以将相位旋转180°。纳米线中改进的电场分布使这两种伪影最小化，从而允许正确确定晶体极性和压电系数。与文献中的报道相反，我们没有观察到直径在30-80 nm范围内的III-N纳米线中的巨大压电性。这项工作提供了一个访问的基本参数为开发III-N基压电纳米器件。
2020-12-07 cond-mat.mtrl-sci 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
Moderate-temperature near-field thermophotovoltaic systems with thin-film InSb cells
对基于石墨烯-六方氮化硼异质结构和薄膜InSb $\sim$- $n$结的近场热光伏系统进行了理论研究。两个近场系统与不同的发射器的性能进行了仔细检查。一个近场系统由石墨烯-六方-氮化硼-石墨烯三明治结构作为发射体组成，而另一个系统具有由双石墨烯-六方-氮化硼异质结构制成的发射体。结果表明，这两个系统具有更高的输出功率密度和能量效率比近场系统的基础上单石墨烯六方氮化硼异质结构。前者的最佳输出功率密度可达$1.3\times10^{5}~\rm{W\cdot m^{-2}}$，而最佳能量效率可达卡诺效率的$42\%$。我们分析了潜在的物理机制，导致所提出的近场热光伏系统的优异性能。我们的研究结果是有价值的高性能中温热光伏系统作为有吸引力的热-电能转换（废热回收）设备。
2021-01-26 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
