Strong Hot Carrier Effects Observed in a Single Nanowire Heterostructure
利用瞬态瑞利散射研究了GaAsSb/InP纳米线异质结中热载流子的热化过程。通过比较单一裸GaAsSb纳米线的能量损失率，不显示实质性的热载流子效应与核壳纳米线，我们表明，InP壳的存在下，基本上抑制LO声子发射率在低温下导致强烈的热载流子效应。
2019-09-16 cond-mat.mes-hall
Carrier separation in type II quantum dots inserted in (Zn,Mg)Te/ZnSe nanowire
采用气-液-固生长机制，在分子束外延系统中制备了由轴向Zn0.97Mg0.03Te嵌入大带隙Zn0.9Mg0.1Te纳米线芯中的量子点。此外，该结构涂覆有薄的ZnSe径向壳，其与点半导体形成II型界面。由此产生的径向电子-空穴分离证明了几个不同的效果，其中发生在存在的ZnSe壳，包括：约250 meV的光发射红移，发射强度的显着降低，激子的寿命增加了一个数量级和双激子结合能的增加。电子和空穴径向分离的II型纳米线量子点构成了量子信息技术领域潜在应用的有希望的平台。
2023-01-30 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Single-nanowire, low-bandgap hot carrier solar cells with tunable open-circuit voltage
与传统的pn结光生载流子相比，热载流子太阳能电池通过在光生“热载流子”冷却到晶格温度之前从其动能中提取功而提供潜在的更高效率。热载流子太阳能电池已经在高带隙铁电绝缘体和GaAs/AlGaAs异质结构中得到证实，但迄今为止还没有在低带隙材料中得到证实，其中潜在的效率增益最高。最近，一个高的开路电压被证明在照明纤锌矿InAs纳米线与0.39 eV的低带隙，并解释在光电效应。在这里，我们指出，该设备是一个热载流子太阳能电池，并讨论其性能在这些方面。在演示的设备中，InP异质结构被用作能量过滤器，以热电收获的能量的热电子光生在InAs吸收段。所获得的光电压取决于能量过滤器的异质结构设计，因此是可调谐的。通过使用高电阻的电子势垒，获得了超过肖克利-奎塞尔极限的开路电压。这些结果为如何在低带隙材料中实现高电压热载流子太阳能电池提供了可推广的见解，因此是向更高效率热载流子太阳能电池的演示迈出的一步。
2017-08-16 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
High-Responsivity Photodetection by Self-Catalyzed Phase-Pure P-GaAs Nanowire
缺陷对于光电子器件是有害的，例如堆垛层错可以形成载流子传输势垒，并且具有深能级的外来杂质（Au）可以形成载流子陷阱和非辐射复合中心。本文首先研制了具有纯锌层（ZB）结构的自催化p型GaAs纳米线（NWs），并以此制作了光电探测器。由于不存在堆垛层错并抑制了大量深能级缺陷，该光电探测器在室温下具有1.45 x 105 A W^-1的高光响应度，对波长为632.8 nm的低强度光信号具有高达1.48 x 10^14琼斯的优异比探测率（D*），优于先前报道的NW基光电探测器。这些结果表明，这些自催化纯ZB GaAs纳米线是光电子应用的有前途的候选人。
2018-04-20 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
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
Ultrafast Tracking of Exciton and Charge Carrier Transport in Optoelectronic Materials on the Nanometer Scale
我们提出了一种新的光学瞬态吸收和反射显微镜的基础上的衍射限制泵浦脉冲结合宽场探测脉冲，超快粒子数输运的时空研究薄膜。该显微镜实现了低至12 fs的时间分辨率，同时提供了低于10 nm的空间精度。我们展示了显微镜的能力，揭示了一个超快激发态激子的人口运输高达32 nm的并五苯的薄膜，并通过跟踪载流子运动在p型掺杂硅。使用几个周期的光激发脉冲，使脉冲受激拉曼显微光谱，这是用于在100 - 2000 cm-1光谱窗口的化学身份的原位验证。我们的方法弥合了光学显微镜和光谱学之间的差距，允许研究超快输运性质下降到纳米长度尺度。
2019-12-11 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
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
Carrier dynamics in ultrathin gold nanowires: Role of Auger processes
金属纳米结构中的载流子动力学受到其限制尺寸的强烈影响。尺寸为$\sim 2$ nm的金纳米颗粒位于分离金属和非金属行为的边界。在这项工作中，我们报告的载流子动力学在高纵横比的金纳米线（Au UNWs）的平均直径$\sim$ 2 nm使用泵（3.1 eV）和相干白光连续作为探针在1.15 eV至2.75 eV的光谱范围内。在极端激发状态下，金纳米线中的瞬态载流子动力学比通常使用的双温模型预测的要慢。我们确定了俄歇辅助载流子加热过程，减缓了热载流子冷却动力学。拟合的数据的速率方程模型产生的金纳米结构的俄歇系数的估计。
2019-09-04 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
High-dimensional acousto-optoelectric correlation spectroscopy reveals coupled carrier dynamics in polytypic nanowires
作者结合声光电和多通道光子相关光谱探测时空载流子动力学引起的压电表面声波（SAW）。该技术是通过结合锁相光学显微光致发光光谱和同时三通道时间分辨检测。从所记录的时间相关单光子计数数据中，获得了具有亚纳秒分辨率的各个通道的时间瞬态以及二阶和三阶关联函数。该方法是通过探测一个单一的多型半导体纳米线的三个衰减通道之间的相关性SAW驱动的载流子动力学在传统的铌酸锂$_\mathrm{3}$ SAW延迟线芯片进行验证。该方法可以很容易地应用于其他类型的纳米系统和探针SAW调节的电荷态制备的量子点，电荷转移过程中的范德华异质结构或其他类型的混合纳米结构。
2021-08-20 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Tailoring the carrier mobility of semiconducting nanowires by remote dielectrics
薄半导体纳米线的电介质环境可以影响线内部的电荷传输特性。在这项工作中，它示出了薄纳米线内的库仑杂质散射可以通过用高k电介质涂覆线来强烈阻尼。这将导致导线内自由电荷的迁移率增加。
2009-06-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nanowire lasers
本文综述了半导体纳米线作为受激发射和激光增益介质的原理和发展趋势。半导体纳米线近来已被广泛研究用于集成光电子器件，例如LED、太阳能电池和晶体管。人们还对纳米线用于亚波长激光系统进行了深入的研究，这些系统利用了纳米线的准一维性质、材料选择和组合的灵活性以及固有的光电特性。首先，我们提供了一个概述使用准一维纳米线系统，实现亚波长激光器的高效，定向，低阈值发射。然后，我们描述了国家的最先进的纳米线激光器的材料，几何形状和波长可调谐性。接下来，我们将介绍半导体奈米线雷射的基础，定义受激发射的关键参数，并介绍奈米线的特性。然后，我们从文献中回顾了先进的纳米线激光器设计。最后，我们提出了有趣的低阈值纳米光源和光学互连的前景。我们打算说明纳米激光器在许多应用中的潜力，如纳米光子器件，集成电子和光子学的下一代光电子器件。例如，这些纳米级光子学的构建模块在与片上表征工具耦合时可用于数据存储和生物医学应用。这些纳米级单色激光光源有望在纳米光子学方面取得突破，因为它们可以在室温下工作，可能是电驱动的，并且可以更好地理解低维半导体系统中的固有纳米材料特性和表面态效应。
2018-09-05 cond-mat.mes-hall physics.optics
Carrier thermalization dynamics in single Zincblende and Wurtzite InP nanowires
利用瞬态瑞利散射（TRS）测量，我们获得了具有皮秒分辨率的氧化锌（ZB）和纤锌矿（WZ）InP单纳米线（NW）的光激发载流子热化动力学。基于直接带-带跃迁理论建立了一个唯象拟合模型，从具有复杂价带结构的单根纳米线的TRS测量中提取电子-空穴-等离子体密度和温度随时间的函数关系。我们发现，热化动力学的热载流子强烈依赖于材料（GaAs NW与InP NW）和不太强烈的晶体结构（ZB与WZ）。ZB和WZ InP纳米线的热化动力学相似。但是，ZB和WZ InP纳米线与ZB GaAs纳米线的热化动力学的比较显示，InP纳米线的弛豫慢了一个数量级以上。我们解释这些结果反映了它们独特的声子能带结构，导致不同的热声子效应。热载流子热化动力学知识是将纳米线材料有效地结合到电子器件中的重要组成部分。
2014-10-31 cond-mat.mes-hall
Interplay of Electron Trapping by Defect Midgap State and Quantum Confinement to Optimize Hot Carrier Effect in a Nanowire Structure
本研究通过构建包含电子-声子散射和缺陷中间带隙态电子俘获两种机制的模型，解释了纳米线阵列中热载流子效应对直径的非单调依赖性，为优化纳米线太阳能电池效率提供了指导。
2024-09-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Measurements of the Carrier Dynamics and Terahertz Response of Oriented Germanium Nanowires using Optical-Pump Terahertz-Probe Spectroscopy
我们利用超快光泵太赫兹探测光谱测量了取向锗纳米线的太赫兹响应。我们目前的太赫兹响应的时间，频率和偏振依赖性的结果。我们的研究结果表明，带内能量弛豫时间的光激发载流子在1.5-2.0 ps的范围内，载流子密度相关的带间电子-空穴复合时间在75-125 ps的范围内，和载流子动量散射率在60-90 fs的范围内。此外，尽管纳米线的亚波长尺寸，纳米线的太赫兹响应是强烈的偏振依赖性。差分太赫兹传输被发现是大时，该领域是平行于纳米线偏振和非常小时，该领域是垂直于纳米线偏振。太赫兹响应的这种偏振依赖性可以用诱导的去偏振场和由此产生的表面等离子体频率的幅度来解释。
2009-05-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Persistent enhancement of the carrier density in electron irradiated InAs nanowires
我们报道了一个显着的和持久的增强的电导率独立的非intentionnaly掺杂InAs纳米线在超高真空辐照后。结合四点探针传输测量与不同的表面化学，场效应为基础的测量和电子密度的数值模拟的纳米线上进行，电导率的变化被发现是由表面自由载流子浓度的增加。虽然电子束的几个千电子伏，通常用于检查和处理的材料，传播通过整个纳米线的横截面，我们证明，纳米线的电性能主要受辐射诱导的缺陷发生在纳米线的表面，而不是在散装。
2013-04-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Optoelectronic Fingerprints of Interference between Different Charge Carriers in Graphene Superlattices and Analogies to Twisted Graphene Bilayers
受最近关于Kekulé图案化石墨烯低能光谱的实验结果的启发，研究了具有空间调制的石墨烯超晶格的光电特征，该空间调制使单位晶格的尺寸增加了两倍，并将谷折叠到布里渊区的中心。对于像最近实验中看到的超晶格，光电响应揭示了多种载流子，它们的有效质量或费米速度不同。它们的特征类似于多重费米子系统，其中不同的频率间隔由不同类型的准粒子主导。值得注意的是，这些系统的响应表现出的光学电导率的特征峰，这表明一种不同种类的载体之间的干扰。我们还讨论了一个相关的超晶格，表现出合并狄拉克锥和能带平坦化，与哈密顿类似的扭曲双层石墨烯的手征模型的版本，其中长程莫尔调制已被取代的两个参数的偏置。
2021-08-27 cond-mat.mes-hall
Influence of Auger heating and Shockley-Read-Hall recombination on hot carrier dynamics in InGaAs nanowires
该研究针对InGaAs-InAlAs核壳纳米线，探究了俄歇加热与肖克利-里德-霍尔复合对热载流子动力学的影响，明确了不同温度下的主导机制，为提升高温热载流子效应提供了优化方向。
2024-04-13 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Semiconductor nanowires studied by photocurrent spectroscopy
光电流光谱是一种多功能的技术，以识别和理解发生在半导体纳米线的光电动力学。传统的光电流光谱允许探索纳米线的形态和材料特性以及它们的接触界面。使用时间分辨光电流光谱，人们可以获得关于多个光电流产生机制及其各自时间尺度的额外信息。本章讨论了光电流光谱的各个方面，并总结了半导体纳米线中光电流和光电导效应背后的物理机制。
2014-09-01 cond-mat.mes-hall
Zero-bias photocurrents in highly-disordered networks of Ge and Si nanowires
半导体纳米线（NW）器件在自供电电子和光电子应用中已经引起了关注。这项工作的探索和展览，为可见光的第一次，在随机分散的Ge和Si NW网络的零偏置光电开关的明确证据。测试台，其上的纳米线被分散的光电特性，制造使用标准的CMOS制造工艺，并利用金属接触不同的功函数-铝和镍。随机分散的纳米线响应于光，表现出大量的光电流，最显着的是，表现出零偏置光开关。光电流的大小取决于NW材料以及沟道长度。发现随机分散的GeNWs中的光电流比SiNWs高几个数量级。在这两种材料系统中，当纳米线的长度与沟道长度相当时，发现稀疏纳米线网络中的电流高于密集纳米线网络中的电流，这可以通过考虑纳米线在这些器件中的各种可能排列来解释。
2017-03-13 cond-mat.mes-hall
Explicit Gain Equations for Single Crystalline Photoconductors
基于半导体薄膜、纳米线和二维原子层的光电导体已经得到了广泛的研究。但是，没有明确的光增益方程，允许拟合和设计这些设备的光响应。在这项工作中，我们设法推导出明确的光增益方程的硅纳米线光电导体的实验观察的基础上。硅纳米线是通过标准光刻法对掺杂硼的绝缘体上硅晶片的器件层进行图案化来制造的。结果表明，所制备的硅纳米线具有约32 nm宽的表面耗尽区。该耗尽区保护沟道中的载流子免受表面散射，导致载流子迁移率与纳米线尺寸无关。这与我们的霍尔效应测量结果一致，但与过去几十年中公认的结论相矛盾，即由于表面散射，纳米线越小，载流子迁移率越小。在光照射下，耗尽区在电学上变窄，并且纳米线沟道相应地变宽。光霍尔效应测量表明，纳米线光电导不是由载流子浓度的增加，但纳米线的沟道加宽。因此，纳米线光电导体可以被建模为与纳米线表面附近的浮动肖特基结连接的电阻器。基于肖特基结的光响应，我们推导出了纳米线光电导体的光增益方程，该方程是光强和器件物理参数的函数。增益方程与实验数据拟合良好，从中我们提取的少数载流子寿命与文献报道的纳米线中的少数载流子寿命一致。
2020-12-03 cond-mat.mes-hall
Temperature dependent dynamics of photoexcited carriers of Si2Te3 nanowires
我们报告的光激发载流子在Si2Te3纳米线在不同的温度和激发功率的动力学的光学研究。以金为催化剂，采用化学气相沉积法在硅衬底上制备了Si2Te3纳米线。在低温和室温下，Si_2Te_3纳米线的光致发光光谱主要由与缺陷和表面态相关的发射主导。我们观察到光激发载流子的衰减时间在低温下很长（> 10 ns），在室温下变短（< 2 ns）。此外，载流子衰减时间在高激发速率下变得更快。光激发载流子衰减速率的加速表明在高温和高激发功率下的热猝灭以及非辐射复合。我们的研究结果已经定量阐明了对理解和控制Si2Te3纳米结构中的电子态的光电应用是重要的衰变机制。
2018-08-28 cond-mat.mes-hall physics.optics
Carrier Transport in High Mobility InAs Nanowire Junctionless Transistors
理解和模拟纳米线晶体管性能极限的能力是设计下一代器件的关键。在这里，我们报告的高迁移率结无栅全包围纳米线场效应晶体管的载流子迁移率在室温下达到2000 cm 2/V.s的研究。依赖于温度的运输测量揭示了激活运输在低温下由于表面捐助者，而在室温下的运输表现出扩散行为。从电导率数据中，提取的值的声速在InAs纳米线被发现是一个顺序小于散装。这种低声速归因于普遍出现在这些纳米线中的扩展的晶体缺陷。分析温度相关的迁移率数据，我们确定了关键的散射机制限制在这些纳米线的载流子传输。最后，使用这些散射模型，我们进行漂移扩散的纳米线场效应晶体管的输运模拟和比较与实验测量的设备性能。我们的器件建模提供了深入了解InAs纳米线晶体管的性能限制，并可用作基于MEMS的集成电路的预测方法。
2015-06-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
An Explicit Model for Ultra-thin Gate-All-Around Junctionless Nanowire FETs, Including 2D Quantum Confinement
在本文中，我们发展了一个明确的模型来预测超薄围栅无结纳米线场效应管的直流电行为。该模型考虑了在几个离散子带内载流子电荷密度的二维电学和几何约束。结合泊松方程的抛物线近似，一阶微扰理论的薛定谔子带能量本征值，和费米-狄拉克统计的限制载流子密度导致一个明确的解决方案的DC特性在超薄无结器件。该模型的有效性已被验证与技术的计算机辅助设计模拟。结果证实了它对所有操作区域的有效性，即，从深贫化到富集，从线性到饱和。这是对基于无结纳米线器件的电路分析的重要一步。
2019-06-25 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
On-chip Single-crystal Plasmonic Optoelectronics for Efficient Hot Carrier Collection and Photovoltage Detection
本文提出一种基于合成金薄片纳米线的单晶等离激元光电子学平台，通过抑制电子-声子散射提升热载流子隧穿效率，实现了比多晶器件高一个数量级的光电压探测性能。
2025-07-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
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）。
2012-08-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Field Effect Optoelectronic Modulation of Quantum-Confined Carriers in Black Phosphorus
我们报告测量薄黑磷场效应调制下的红外光学响应。我们解释所观察到的光谱变化的双极Burstein-Moss（BM）移动的吸收边，由于带填充下的栅极控制，和量子限制的Franz-Keldysh（QCFK）效应，已提出的现象，理论上发生的黑磷下施加的电场的组合。观察到不同的光学响应取决于薄片厚度和起始载流子浓度。透射消光调制幅度超过百分之二的观察，这表明使用黑磷作为中红外光电调制器应用中的活性材料的潜力。
2017-01-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Probing charge carrier movement in organic semiconductor thin films via nanowire conductance spectroscopy
了解有机半导体薄膜中电荷的运动对于光致发光和柔性电子学的应用至关重要。我们研究了硅纳米线的电导对纳米线表面物理吸附的有机半导体内电荷态变化的敏感性。纳米线附近的载流子运动引起的弹性散射改变了在纳米线内传播的电子的背散射的平均自由程，我们已经用因果格林函数在数学上表示了这一点。结合极化连续模型和密度泛函理论计算了有机分子的散射势，有机分子采用距离分离的交换关联泛函，硅采用半经验紧束缚模型.作为一个例子，并四苯的电荷状态变化的灵敏度计算作为一个功能的工作温度和纳米线的几何参数。对于单个分子，具有小于2nm的横截面特征尺寸的超薄硅纳米线在室温下产生可检测的电导变化。对于较大的纳米线，灵敏度降低，然而电导变化随着带电分子的数量而增加：亚4 nm的纳米线灵敏度足以检测几十个载流子。我们建议使用噪声光谱来访问的电荷状态的时间演化。关于有机薄膜中的电荷载流子的空间分布的信息可以使用纳米线电阻器的网格和电阻抗断层成像来获得。
2019-05-17 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph
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
Surface-enhanced Raman scattering of graphene caused by self-induced nanogating by GaN nanowire array
一个恒定的高度的氮化镓（GAN）纳米线与石墨烯沉积在它们上面被示出具有很强的增强拉曼散射，而可变高度的纳米线不能给这样的增强。扫描电子显微镜揭示了当GAN纳米线均匀时存在的光滑石墨烯表面，而观察到具有显著高度差的纳米线上的石墨烯被最上面的纳米线刺穿和拉伸。特征拉曼谱带的能量位移证实了纳米线高度的这些差异对局部石墨烯应变和载流子浓度具有显著影响。开尔文探针力显微镜得到的图像清楚地表明，石墨烯中的载流子浓度是由纳米线衬底调制，并依赖于纳米线密度。因此，所观察到的沉积在GAN纳米线上的石墨烯的表面增强拉曼散射是由石墨烯的自诱导纳米门控触发的。然而，没有发现增强与应变或石墨烯的载流子浓度的明确相关性。
2017-11-07 cond-mat.mes-hall
Optical control of internal electric fields in band-gap graded InGaN nanowires
InGaN纳米线是许多未来光电子器件的合适的构建块。我们发现，沿纳米线轴从GAN到InN的铟含量的线性渐变引入了引起光电流的内部电场。与定量能带结构模拟一致，我们观察到作为光子通量的函数的测量光电流的符号变化。这种负的差分光电流开辟了一条通往新型的基于光电二极管的光电探测器的道路。我们证明了纳米线的光电流响应快至1.5 ps。
2015-02-12 cond-mat.mes-hall
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
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
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
Stoichiometric Bi2Se3 Topological Insulator Ultra-Thin Films Obtained Through a New Fabrication Process for Optoelectronic Applications
发展了一种新的制备工艺，用于生长纳米线/纳米带和超薄膜形式的Bi 2Se 3拓扑绝缘体。它由两个连续的过程组成：首先通过标准的无催化剂的气-固沉积在位于石英管内部的不同衬底上沉积Bi 2Se 3纳米线/纳米带。然后，粘附在石英管的内表面上的Bi 2Se 3被再蒸发，并在低于100 °C的温度下以超薄膜的形式沉积在新基板上，这与柔性电子应用相关。该方法是新的、快速的、非常便宜的、易于控制的，并且允许在同一过程中获得具有不同厚度的膜，所述厚度低至一个五重层（QL）。通过不同的光学、电子学和结构技术分析了纳米线/纳米带和薄膜的组成和晶体结构。对于薄膜，扫描隧道光谱表明，费米能级位于中间的能带隙作为一个结果，实现正确的化学计量。沉积在n掺杂Si衬底上的厚度在1-10个量子点范围内的超薄膜显示出良好的整流特性，适合于它们用作紫外-可见-近红外波长范围内的光电探测器
2020-12-13 cond-mat.mes-hall
Hot Carrier Trapping Induced Negative Photoconductance in InAs Nanowires toward Novel Nonvolatile Memory
报道了一种新的砷化铟纳米线负光电导机制。光激发显著抑制电导率，增益高达10^5。NPC的起源归因于光辅助热电子俘获导致的传导通道耗尽，得到了栅电压阈值漂移和波长依赖性光电导测量的支持。扫描光电流显微镜排除了NPC起源于NW/金属接触的可能性，并揭示了竞争性的正光电导性。光照后的电导率恢复在低温下大大减慢，表明热激活的脱陷机制。在78 K时，电导的自发恢复被完全淬灭，从而导致可以通过光和栅极电压脉冲来切换的可逆存储器件。这种新颖的基于NPC的光电子学在光电探测和低功耗非易失性存储器中有着令人兴奋的应用。
2015-10-31 cond-mat.mes-hall
Ultrafast electrons dynamics reveal the high potential of InSe for hot carrier optoelectronics
我们用双光子光电子能谱学（2PPE）方法研究了InSe中热载流子的动力学。由3.12 eV的光子激发的电子经历多种形式的弛豫。首先，它们热化到与$\bar M$谷简并的电子态。随后，电子冷却由与小动量转移的声子的Fröhlich耦合决定。从头计算预测的冷却速率与所观察到的动力学是很好的协议。我们认为，电子积累的状态退化的$\bar M$谷可以通过一个多层薄片的InSe与横向尺寸为1微米。热载流子为带隙以下光电二极管和耿氏振荡器的实现提供了一条可行的途径。我们的研究结果表明，这些技术可能会发现一个自然的实现在未来的设备的基础上分层硫属化物。
2018-05-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Thermoelectric properties of the bismuth telluride nanowires in the constant-relaxation-time approximation
采用各向异性有效质量方法，在抛物带近似下研究了[110]和[015]两种生长方向的碲化铋纳米线的电子结构.电子和空穴的有效质量张量的六个山谷的组件计算两个生长方向。对于正方形纳米线，在77 ~ 500 K的温度范围内，在恒定弛豫时间近似下，研究了Seebeck系数、电子热导率和电导率以及优值ZT与纳米线厚度和过剩空穴浓度的关系.对于厚度小于30 nm的正方形纳米线，载流子限制起着至关重要的作用。限制降低了载流子浓度和热导率，但增加了塞贝克系数的最大值相比，多余的空穴（杂质）。方向[015]的约束效应比方向[110]的约束效应更强，这是由于这些方向的载流子质量差异。载流子限制增加了ZT的最大值，并将其向高温移动。对于具有生长方向[110]的p型碲化铋纳米线，在温度310 K、390 K、480 K和纳米线厚度30 nm、15 nm和7 nm下，优值的最大值相应地等于1.3、1.6和2.8。在室温下，优值分别等于1.2、1.3和1.7。
2008-08-18 cond-mat.mes-hall
Carrier density driven lasing dynamics in ZnO nanowires
我们利用时间分辨显微光致发光技术研究了高质量氧化锌纳米线的时间激光动力学。的激光特性和相应的衰减常数的温度依赖性表明的电子-空穴等离子体的形成是潜在的增益机制在所考虑的温度范围从10 K到300 K。我们发现，依赖于温度的发射起始时间（$t_{\text{on}}$）强烈依赖于激发功率，并成为最小的激光制度，值低于5 ps。此外，观察到的红移的主要激光模式在时间上的载流子密度诱导的变化后的折射率色散的激发激光脉冲的定性讨论。通过扩展现有的计算不同温度下载流子密度依赖的复折射率的模型，支持了这一理论。该模型与实验观测相吻合，并可靠地描述了激发激光脉冲后折射率的演变。
2016-01-15 cond-mat.mes-hall physics.optics
Influence of Contacts and Applied Voltage on a Structure of a Single GaN Nanowire
半导体纳米线在纳米电子学和光电子学领域有着广泛的应用。氮化镓（GAN）纳米线的应变场可以显着改变时，接触施加到他们形成一个最终的设备，特别是考虑到GAN的压电性能。研究金属接触对纳米线结构的影响对于纳米线在实际器件中的应用具有重要意义。我们研究了一系列不同类型的接触和所施加的偏压对接触的GAN纳米线的影响，接触的长度约为3至4微米，具有两种不同的直径为200 nm和350 nm。结果表明，直径为200 nm的纳米线已经通过与衬底的相互作用而弯曲。对于所有的GAN纳米线，显着的结构变化后，接触沉积。我们的研究结果可能有助于未来的GAN纳米线的光电应用。
2021-08-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tailoring the core electron density in modulation-doped Core-Multi-Shell nanowires
我们展示了如何一个适当的径向调制的核心多壳纳米线的组成关键增强控制的自由载流子密度在高迁移率的核心相对于核心单壳结构，从而克服了技术上的困难，微调远程掺杂密度。我们计算的电子人口的不同纳米线层的掺杂密度和几个几何参数的函数通过自洽薛定谔-泊松方法：自由载流子往往定位在外壳和屏蔽的核心从电场的掺杂剂。
2016-04-28 cond-mat.mes-hall
Controlling the Coupling Strengths in Nanophotonic Networks using Modified Yagi-Uda Nanoplasmonic Antennas
Lund University（隆德大学）
该研究提出用改进型八木-宇田纳米等离子体天线结合III-V族纳米线，构建可灵活调控节点间耦合权重的紧凑型纳米光子网络，可用于实现复杂连接的神经网络。
2026-09-01 cond-mat.mes-hall physics.optics
Hot Carrier-Assisted Intrinsic Photoresponse in Graphene
石墨烯是一种在光电子学、光子学和能量收集应用中显示出高前景的新材料。然而，光电响应的基本物理机制尚未建立。在这里，我们报告了高质量的双栅单层和双层石墨烯pn结器件的本征光电响应。在p-n界面的局部激光激发导致作为底栅和顶栅电压的函数的引人注目的六倍光电压图案。这些图案，连同测量的空间和密度依赖性的光响应，提供了强有力的证据，非本地的热载流子传输，而不是光伏效应，占主导地位的内在的光响应在石墨烯。这种新颖的制度，其特点是长寿命和空间分布的热载流子人口，可能会打开大门的光电技术利用有效的能量传输在纳米级。
2011-11-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Hot Carrier Nanowire Transistors at the Ballistic Limit
本文通过纳米线异质结构与能垒过滤实验，证明准一维热电子器件可达到弹道输运极限。
2024-03-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
The theoretical direct-band-gap optical gain of Germanium nanowires
采用有效质量理论计算了锗纳米线的电子结构。用八带k.p理论研究了G谷处的电子态和空穴态。对于[111] L谷，我们首次采用Bessel函数展开包络波函数来计算电子态的能量。结果表明，锗纳米线的L谷电子态的能量色散曲线几乎是抛物线，与纳米线的半径无关。在此基础上，计算了锗纳米线的态密度，发现由于锗中存在8个等效简并的L点，导带态密度主要来自L谷处的电子态。此外，还研究了锗纳米线的光增益谱。计算结果表明，当掺杂浓度为0时，即使注入载流子密度为4 × 1019 cm-3，沿z方向也没有光增益，当注入载流子密度接近1 × 1020 cm-3时，由于大量电子优先占据低能L谷，可以获得显著的光增益。在这种情况下，考虑到自由载流子吸收损耗，随着直径的增加，将遇到负的光学增益。我们还研究了掺杂锗纳米线沿z方向的光增益随掺杂浓度和注入载流子密度的变化。当考虑自由载流子吸收损耗时，计算结果表明，正的净峰值增益最有可能发生在直径较小的重掺杂纳米线。本文的理论研究对锗纳米线在微电子和光电子领域的应用具有指导意义。
2019-10-24 cond-mat.mes-hall physics.optics
Gate-tuned Aharonov-Bohm interference of surface states in a quasi-ballistic Dirac semimetal nanowire
本文报道了在准弹道Cd_3As_2纳米线中观察到的表面载流子的拓扑保护输运，该纳米线足够薄，使得自旋织构的表面载流子形成一维子带，即使没有磁场，也表现出电导随栅极电压的振荡.通过连续调节栅压，可以使Aharonov-Bohm振荡的π相移周期性地出现或消失。这种由Berry相位引起的π相移证明了表面态的拓扑性质，四端非局域测量进一步揭示了表面态的拓扑保护输运.
2017-07-17 cond-mat.mes-hall
Carrier Confinement in GaN/AlGaN Nanowire Heterostructures for 0 < x <= 1
分析了Al浓度在x = 0.08和1之间时GAN/AlGaN纳米线中GAN纳米盘的三维载流子限制及其对光致发光特性的影响。通过高分辨率透射电子显微镜的结构分析揭示了横向AlGaN壳的存在下，由于组成依赖的横向生长速率的屏障材料。的结构特性被用作输入参数的三维数值模拟的限制，这表明AlGaN壳的存在下，被认为是解释所观察到的依赖关系的发射能量上的Al浓度的障碍。模拟显示，x ~ 30%的发射能量的最大值被分配给最小的横向应变梯度，因此在纳米盘中的最低径向内部电场。势垒中较高的Al浓度导致高径向电场，其可以克服激子结合能并导致发射强度显著降低。采用不同Al浓度下高度为1.2 nm ~ 3.5 nm的纳米线样品研究了极化诱导轴向内电场对光致发光特性的影响。与GAN/AlGaN量子阱结构相比，量子限制斯塔克效应的影响显著降低，这归因于异质界面处失配位错的形成，这削弱了内部电极化的强度场。
2011-09-15 cond-mat.mes-hall
Diameter dependence of the temperature dynamics of hot carriers in photoexcited GaAsP nanowires
纳米线具有准一维结构，其结构和光电特性与薄膜纳米线不同。它们越薄，这些差异就越大，特别是在载流子-声子散射和热导率方面。在这项工作中，我们提出了飞秒瞬态吸收测量两种不同的直径，36和51 nm的GaAs 0.8P0.2纳米线。结果表明，较薄的纳米线比较厚的纳米线在更高的温度下维持更长时间的热载流子。我们解释的观察表明，在较薄的纳米线，建立一个热声子瓶颈比在较厚的纳米线更容易，因为增加的声子散射在NW侧壁，这有利于建立一个大的声子密度。在载流子弛豫过程期间发射的大量光学声子产生声学声子的非平衡群体，其在薄纳米线中传播效率较低。这使得可能的声-光声子上转换过程更容易，这缩短了LO声子寿命，导致载流子冷却的减慢。重要的观察，薄纳米线的载流子温度高于厚纳米线已经在开始的热载流子制度表明，声子介导的散射过程中的非热制度发挥了重要作用，至少在这里研究的载流子密度（8x 1018 - 4x 1019 cm-3）。我们的研究结果还表明，声子在晶体缺陷的边界散射是可以忽略不计相比，在NW侧壁的表面散射。
2021-02-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Confinement effects and surface-induced charge carriers in Bi Quantum Wires
我们目前的测量舒布尼科夫德哈斯振荡的铋纳米线阵列的直径可比的费米波长。对于80纳米线的空穴浓度小于30%的散装铋，符合目前的量子限制效应的模型。然而，30纳米线纳米线，预计是一个半导体显示出近各向同性的短周期为0.025 T-1，符合重载流子浓度的五倍，散装铋。这些结果进行了讨论的表面诱导的载流子在一个球形的费米表面口袋中，均匀分布在30 nm的纳米线体积，并抑制半金属到半导体的过渡。
2003-11-05 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
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。
2011-05-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Carrier mean free path and temperature imbalance in mesoscopic wires
在电场作用下，金属纳米线中的非相干电子输运表现出不同的前向和后向非平衡态载流子温度。取决于表征分支间载流子后向散射的平均自由程，传输机制在弹道极限和扩散极限之间变化。特别是，我们表明，同时测量的电气特性和载波分布函数提供了一种直接的方法来提取载波平均自由程，即使它是可比的导体长度。我们的模型与Pothier { \it et al.}对铜纳米线的实验工作符合得很好。[Phys. Rev. Lett. { \bf 79}，3490（1997）]，并提供了对局部载流子分布函数中观察到的不均匀热加宽及其随外部偏置的缩放的优雅解释。
2009-03-13 cond-mat.mes-hall
Rewritable nanoscale oxide photodetector
纳米光子器件寻求使用其纳米尺度尺寸与其功能密切相关的结构来产生、引导和/或检测光。半导体纳米线，生长与定制的光电性能，已成功地放置到各种应用的设备。然而，光子纳米结构与电子电路的集成一直是器件开发中最具挑战性的方面之一。在这里，我们报告的发展在LaAlO 3和SrTiO 3之间的界面上创建的纳米级光电探测器。使用可逆AFM写入技术产生具有特征尺寸2-3 nm的纳米线结。这些纳米级器件对于它们的尺寸表现出非常高的增益，部分原因是在间隙区域中产生的大电场。光电导响应是门可调的，并且跨越可见光到近红外范围。在单一材料平台中集成纳米级光电探测器与纳米线和晶体管的能力预示着集成光电子器件和应用的新家族。
2010-09-14 cond-mat.mes-hall
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
