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
Current Profiles of Molecular Nanowires; DFT Green Function Representation
Liouville空间格林函数的形式主义是用来计算电流密度分布在一个单一的分子连接到电极。时间顺序保持在真实的，物理的，时间，避免使用人工时间循环和反向传播。封闭的表达式分子电流，这只需要DFT计算的孤立分子，推导出四阶的分子/电极耦合。
2004-02-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
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
Networks of silicon nanowires: a large-scale atomistic electronic structure analysis
硅纳米线网络具有有趣的电子特性，超越了基于单个纳米线量子限制的预测。采用大规模的原子赝势计算，尚未开发的分支纳米结构的子系统水平，以及在充分的组装进行了研究。最终产品是一个简单的，但通用的表达式的带隙和带边排列的多重交叉硅纳米线的各种直径，交叉数，和线的取向。沿着这条线的进一步进展可能会推翻硅纳米线网络的自下而上的方法，通过从功能开始并导致实现结构的自上而下的设计。
2013-11-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Atomistic simulations of heat transport in real-scale silicon nanowire devices
利用原子晶格动力学和散射理论，我们研究了纳米器件的热输运的10 nm厚的硅纳米线，从10到100 nm长，夹在两个散装水库。我们发现，在设备中的热传输显着不同的悬浮延长纳米线，由于声子散射在接触界面。我们发现，热传导和声子输运制度可以调整从弹道扩散通过改变纳米线的表面粗糙度和它们的长度。在含有短晶体线的器件中，声子隧穿发生并增强了超过单个接触的电导。
2012-06-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Joule-assisted silicidation for short-channel silicon nanowire devices
我们报告的技术，使电控制接触硅化过程中的硅纳米线器件。未掺杂的硅纳米线接触的镍电极对和每个接触选择性硅化的焦耳效应的装置。通过在接触硅化工艺期间实时监测纳米线电阻，我们能够制造具有低至8 nm的受控硅沟道长度的镍硅化物/硅/镍硅化物器件。
2011-10-25 cond-mat.mes-hall
A simple and controlled single electron transistor based on doping modulation in silicon nanowires
利用栅控硅纳米线制作了一种简单、重复性好的单电子晶体管。该结构是在绝缘体上硅薄膜上制成的金属氧化物半导体场效应晶体管。晶体管的沟道在低温下为库仑岛。在栅极的每一侧上沉积的两个氮化硅间隔物产生沿着纳米线的掺杂调制，其产生隧道势垒。这种屏障是固定和受控的，就像金属SET一样。库仑振荡的周期由晶体管的栅极电容设置，因此由光刻控制。还表征了源极和漏极电容。该设计可用于构建更复杂的SET设备。
2006-09-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Investigation of the Bending Behavior in Silicon Nanowires: A Nanomechanical Modeling Perspective
本研究采用五种纳米力学模型与分子动力学模拟，探究不同尺寸、晶体取向硅纳米线的弹性特性，揭示表面效应与各向异性对其力学行为的显著影响，深化了硅纳米线尺寸依赖行为与纳米尺度表面特性的认知。
2023-08-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electric Field Effect Thermoelectric Transport in Individual Silicon and Germanium/Silicon Nanowire
我们同时测量了电导和热电功率（TEP）的个别硅和锗/硅核/壳纳米线的场效应晶体管器件配置。随着外加栅压的变化，TEP表现出明显不同的行为，而电导分别表现出关断、亚阈值和饱和状态。在室温下，在硅器件的亚阈值区观察到峰值TEP值为$\sim 300 μ$ V/K。饱和TEP值的温度依赖性被用来估计Si纳米线的载流子掺杂。
2013-06-30 cond-mat.mes-hall
Measurement of thermal conductance of silicon nanowires at low temperature
我们对单个单晶硅悬浮纳米线进行了热导测量。纳米线（130 nm厚，200 nm宽）的制造通过电子束光刻和绝缘体上硅（SOI）衬底上的两个分开的垫之间的悬挂。我们用3方法测量了声子波导的热导。纳米线的横截面接近硅中的主声子波长，其在1K下为100 nm的量级。在1.3K以上，电导表现为T3，但在最低温度下测量到的偏差可以归因于简化的几何形状。
2006-08-31 cond-mat.mes-hall
Half-Metallic Silicon Nanowires: Multiple Surface Dangling Bonds and Nonmagnetic Doping
通过第一性原理密度泛函理论计算，发现氢钝化的[100]方向多表面悬挂键（SDB）和硼掺杂的硅纳米线（SiNW）可以具有100%自旋极化的半金属基态，并且半金属性对外部电场具有很强的抵抗能力.在各种SDB的情况下，H钝化的SiNW也可以是铁磁或反铁磁半导体。本研究不仅提供了一种可能的路线，工程师半金属硅纳米线不包含磁性原子，但也揭示了操纵纳米线的自旋相关的性质，通过表面钝化。
2009-09-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A Compact Model of Silicon-Based Nanowire Field Effect Transistor for Circuit Simulation and Design
随着传统的硅金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）接近其尺寸极限，许多新的器件结构正在被广泛探索。其中，硅纳米线晶体管（SNWT）引起了广泛关注。为了深入了解器件物理特性并评估SNWT的性能极限，仿真变得越来越重要。本工作的目标是：1）从理论上探讨SNWT的基本物理（例如，静电学、输运和能带结构），以及2）评估SNWT的性能极限和缩放潜力，并解决SNWT设计问题。基于计算机进行的模拟基本上是基于DFT使用NEGF形式主义。硅纳米线已经通过选择性地掺杂纳米线而被建模为PN二极管（齐纳二极管）、PIN二极管、PIP和NIN二极管配置，并且通过将纳米线的一端偏置到地并且将纳米线的另一端从-1V扫描到1V以获得相应二极管的电特性来进行模拟。为了确定硅纳米线中的建模二极管的有效性，已经通过选择性掺杂使用锗纳米线对相同的二极管进行建模，并且以相同的方式进行模拟，以获得基于锗纳米线的二极管的电特性，其已经用作分析使用硅纳米线获得的特性的参考。与传统的基于体硅和锗的二极管相比，模型化的二极管在尺寸上非常小。这项工作是其次是建模和模拟的栅极周围的纳米线场效应晶体管使用两个不同的栅极MOSFET，其次是温度依赖性的纳米线FET的特性和关态电流和电导的变化，使用两个MOSFET。
2014-07-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cs.CE
Silicon nanowire band gap modification
采用密度泛函理论研究了不同种类的表面终止剂对小直径（1 nm）硅纳米线带隙的影响.由于量子限制，小直径的导线表现出直接带隙，随着导线直径变窄而增加，而与表面终止无关。这种效应已经在以前的实验和理论研究中观察到的氢化线。对于固定的横截面，用于饱和硅表面的官能团显著地改变了带隙，导致高达电子伏特的相对能量偏移。带隙位移的细节追踪到硅价带和前线轨道的终止基团，这是在竞争与量子限制之间的杂交。
2010-02-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantum Mechanical Comparison between Lithiated and Sodiated Silicon Nanowires
本研究通过量子力学计算对比锂化晶体硅与钠化非晶硅纳米线的比充电容量，发现锂离子的光放大效应引发相干能态使容量骤增，钠离子无该效应故容量偏低。
2024-03-09 cond-mat.mes-hall
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
Mechanical Oscillation of Kinked Silicon Nanowires: a Natural Nanoscale Spring
我们进行经典的分子动力学模拟，以证明应用扭结硅纳米线（KSiNWs）作为纳米弹簧。在千兆赫频率范围内的弹簧类振荡成功地使用类似的程序作为一个经典的质量弹簧振荡器的致动。通过能谱分析，我们检测到了类似弹簧的机械振荡和其他一些低频振荡，在KSiNWs中，随着纵横比的减小，横模出现了维度交叉现象。我们的研究结果揭示了KSiNW的弹性特性，并为其在纳米机械器件中的应用开辟了一条道路。
2013-03-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effects of Interface Roughness Scattering on Radio Frequency Performance of Silicon Nanowire Transistors
分析了n型硅纳米线晶体管（SiNWT）中原子级界面粗糙度对射频性能的影响。采用基于sp3d5s？* 的三维全带量子输运模拟方法，对界面粗糙度散射进行了统计研究。紧约束模型当SiNWT的直径按比例缩小到3nm以下时，IRS导致截止频率的显著降低。粗糙表面引起的导带边的起伏导致电子通过模失配反射。这种效应降低了电子的速度，从而大大降低了截止频率。
2011-11-15 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph
Spin Relaxation in Silicon Nanowires
我们模拟了电子沿着硅纳米线和沿着硅二维通道的自旋极化传输。自旋密度矩阵计算与半经典蒙特卡罗方法一起用于模拟沿通道的自旋演化。硅中的自旋失相是由于Rashba自旋轨道相互作用（结构反转不对称性）引起的，其引起D 'yakonov-Perel'弛豫。纳米线中的自旋弛豫长度比二维沟道中的自旋弛豫长度高一个数量级。研究了驱动电场对自旋弛豫的影响。这些结果对自旋电子学器件的设计具有重要意义。
2011-05-01 cond-mat.mes-hall
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
Structural, electronic, and transport properties of silicon nanowires
本文对硅纳米线的理论进行了综述。我们专注于直径小于10 nm的纳米线，其中量子效应变得重要，并且其性质与体硅的性质显著不同。这些线可以有效地处理内的电子结构模拟方法，并将在未来的纳米电子器件的最重要的功能块。首先，我们回顾了硅纳米线的结构特性，强调了硅纳米线的生长取向、截面和边界面之间的密切联系。其次，我们讨论了原始和掺杂纳米线的电子结构，这是它们在新型电子器件中应用的最终关键。最后，我们审查运输性能的一些最重要的限制，在性能的基于MEMS的设备可以奠定。这些系统的许多独特性质同时无视巨大技术进步的挑战和机会。
2009-10-14 cond-mat.mes-hall
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
Anomalous Raman features of silicon nanowires under high pressure
硅纳米线（SiNWs）（直径< 10 nm）在高压（<= 15 GPa）下转变为具有明显声子限制的刚性条纹状结构的潜力，而不是按照先前的报告的非晶化，使用原位拉曼光谱进行了证明。新观察到的二阶横向光学（2TO）拉曼模式分裂为2TO（L）和2TO（W）声子模式在>= 5 GPa建立了这些硅纳米线的高度各向异性和模式依赖的压力响应。与其他纳米结构硅和体硅相比，该新型结构的性能在增加的线性模量、更局部化的声子限制和更少的非谐性方面更优越。
2010-07-22 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Monte Carlo Study of Temperature-dependent Non-diffusive Thermal Transport in Si Nanowires
非扩散热输运由于其对材料声子平均自由程分布的基本理解和许多纳米级能量应用的重要意义，近年来获得了广泛的研究兴趣。在这项工作中，我们系统地研究了边界散射和纳米线长度的作用，在薄硅纳米线的非扩散热输运通过严格求解声子玻尔兹曼输运方程，使用方差减少Monte Carlo技术在一个温度范围内。模拟使用完整的声子色散和光谱寿命数据从第一性原理密度函数理论计算作为输入，没有任何可调参数。我们的BTE模拟结果表明，纳米线的长度起着重要的作用，在决定硅纳米线的热导率。此外，我们的模拟结果表明，先前测量的硅纳米线显着的声子约束效应。这些发现对于全面理解硅纳米线中的微观非扩散热输运具有重要意义。
2017-01-01 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph
Transport in Silicon Nanowires: Role of Radial Dopant Profile
研究了磷掺杂硅纳米线的电子输运性质。通过结合从头算密度泛函理论（DFT）计算和递归格林函数方法，我们计算了不同P掺杂杂质分布的200 nm长硅纳米线的电导分布.我们发现，掺杂剂的径向分布影响的电导性能显着：表面掺杂的导线有较长的平均自由路径和较小的样品到样品的波动，从弹道到扩散运输的交叉。这些发现可以用单个掺杂原子的散射特性来定量预测，这意味着在实际的器件建模中，相对简单的计算就足够了
2008-01-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
H$_2$ dissociation over Au-nanowires and the fractional conductance quantum
采用密度泛函（DFT）总能量计算和非平衡Keldish-Green函数相结合的方法，分析了拉伸Au纳米线上H $_2$分子的解离及其对纳米线电导的影响.我们的DFT模拟再现的特征形成的金单原子链的电导接近%的电导量子$G_0 = 2e^2/h$。这些拉伸的金纳米线被证明是比金表面更好的H $_2$解离催化剂。纳米线电导的证据证实了这一点：虽然实际上不受分子氢的影响，但原子氢诱导了实验观察到的分数电导（$G \sim 0.5 G_0$）的出现。
2005-10-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Deformation Potentials and Electron-Phonon Coupling in Silicon Nanowires
本研究基于第一性原理分析硅纳米线中电子-声子耦合，发现维度降低根本改变形变势行为并引发呼吸模式耦合，导致[110]纳米线迁移率为[100]的6倍。
2010-02-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Lithography Free Process for the Fabrication of Periodic Silicon Micro/Nano-Wire Arrays and Its Light-trapping Properties
采用改进的金属辅助化学刻蚀（MACE）和反应离子刻蚀（RIE）相结合的方法制备了不同尺寸的垂直排列硅微/纳米线阵列。这是一种新颖的无光刻法制备硅微/纳米线阵列的方法。微/纳米线阵列的尺寸通过控制二氧化硅颗粒的蚀刻速率和直径来控制。硅微米/纳米线几何形状可用于从不纯的硅晶片有效收集光生电荷载流子，其具有短的少数载流子扩散长度，也用作自减反射膜层。对于平均直径分别为40 nm、330 nm和950 nm以及它们相应的平均长度分别为1.12微米、1.1微米和1微米的微米/纳米线，在45度入射角下观察到的平均反射率为0.22%、0.6%和0.33%，而平均反射率增加到4.2%、9.2%和11%。分别在太阳光谱的300 - 1200 nm的宽范围内以75度入射角照射。与平面硅晶片相比，这些样品的测量平均反射率相当低。因此，这种几何形状是一个有前途的候选人，用于制造低成本和高效率的径向结硅微/纳米线阵列为基础的太阳能电池。
2022-03-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
A Universal Gauge for Thermal Conductivity of Silicon Nanowires With Different Cross Sectional Geometries
利用分子动力学模拟研究了不同截面形状的硅纳米线的热导率。结果表明，导热系数随比表面积的增大而单调减小。更有趣的是，对于具有中等横截面积（大于20 nm^2）的硅纳米线，观察到热导率对SVR的简单通用线性依赖性，而与横截面几何形状无关。结果，在具有相同横截面积的不同形状的硅纳米线中，具有三角形截面的硅纳米线具有最低的热导率。本文的研究不仅为不同截面形状的导热系数提供了一种通用的测量方法，而且为通过几何形状调节导热系数提供了设计指导。
2011-11-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Electron mobility in silicon nanowires
采用自洽Poisson-Schrödinger-Monte Carlo方法计算了矩形硅纳米线晶体管的低场电子迁移率。通过将线宽度从30 nm减小到8 nm来研究迁移率的声子限制和表面粗糙度限制分量的行为，该宽度范围捕获二维（2D）和一维（1D）电子输运之间的交叉。声子限制的迁移率，其特征在于在低和中等的横向场的运输，被发现减少由于在电子-声子波函数重叠的增加而减少线宽度。与此相反，在非常高的横向领域，这是有限的表面粗糙度散射的流动性，随着减少线宽度由于体积反转。文中还简要讨论了声子限制的重要性。
2008-06-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Piezoresistance in Silicon and its nanostructures
压阻是由施加的机械应力引起的固体的电阻或更具体地电阻率的变化。这种效应在块状晶体材料如硅中的起源主要是电子结构的变化，这导致载流子有效质量的改变。在过去的几年里，人们对半导体纳米结构的压阻特性越来越感兴趣，这在很大程度上是由于硅纳米线中的巨大压阻效应比已知的体效应大两个数量级以上。这篇综述旨在通过总结过去10年来开展的主要工作，提出围绕硅纳米结构中巨型压阻的索赔和反诉的争议。可以从文献中得出的主要结论是：i）在未栅控硅纳米线中的巨压阻效应的可再现证据是有限的，ii）在栅控纳米线中，巨效应已经被几个作者再现，iii）巨效应与体硅压阻或由于累积层和异质结构中的量子限制而产生的巨效应根本不同，指向压阻的静电起源的证据，iv）释放的纳米线倾向于具有比未释放的纳米线稍大的压阻系数，以及v）对自下而上生长的纳米线进行的工作不足以排除它们与自上而下纳米线相比在性质上的根本差异。在此基础上，提出了今后可能的研究方向。
2014-04-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Electrical analysis of hysteresis in solution processed silicon nanowire field effect transistors
硅纳米线（Si NW）是可溶液加工的场效应晶体管（FET）的理想候选物。纳米线沟道和栅极电介质之间的界面在FET性能中起着至关重要的作用，并且它可能是造成不希望的效应的原因，例如当施加栅极电压时由于阈值电压偏移而导致的I-V特性的滞后。使用栅极电压偏置应力测量，我们表明，高达40 V的大滞后与SiO2电介质的Si NW FET主要是由于在纳米线/SiO2界面的空穴陷阱。证明了一种使用可溶液加工的含氟聚合物电介质Cytop在顶栅配置中将这种滞后降低到仅2.5V的方法。实验结果表明，硅纳米线晶体管中的表面陷阱的密度主要取决于介电层的性质。通过评估基于SiO2底部电介质和顶部Cytop电介质层的代表性双栅极FET的场效应传输行为来研究栅极电介质的影响。对这些器件进行了表征，发现纳米线/SiO2界面处的空穴陷阱密度（1 × 10^13 cm-2）比纳米线/含氟聚合物界面处的空穴陷阱密度（7.5 × 10^11 cm-2）高一个数量级。
2015-07-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Atomistic simulations of self-trapped exciton formation in silicon nanostructures: The transition from quantum dots to nanowires
采用含时近似密度泛函理论方法，计算了氢钝化大长径比硅纳米结构的吸收光谱和发光光谱。系统地研究了轴向和径向电子约束效应。对于长度小于2 nm的短纳米棒，激发态弛豫导致了显著的Stokes位移，但对发光强度影响很小。自陷激子的形成同样只观察到短的纳米结构，较长的线表现出完全离域的激子，在激发态的最小几何失真可以忽略不计。
2009-04-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Dual Operation of Gate-All-Around Silicon Nanowires at Cryogenic Temperatures: FET and Quantum Dot
本文研究栅极全环绕硅纳米线MOSFET在低至1.7 K下的电学特性，证明其可同时作为高性能晶体管和系统性形成量子点的平台，为硅自旋量子比特与经典控制电路共集成提供器件基础。
2023-12-01 cond-mat.mes-hall quant-ph
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
Monolithic InGaAs nanowire array lasers on silicon-on-insulator operating at room temperature
芯片级集成光源是广泛的光子学应用中的关键组件。III-V族半导体纳米线发射器由于其优异的材料特性、极其紧凑的尺寸以及直接在晶格失配的硅衬底上生长的能力而作为一种迷人的方法而受到关注。尽管纳米线发射器已经取得了显著的进展，但由于纳米线发射器与光子集成电路（PIC）集成的困难，其实际应用仍处于早期阶段。在这里，我们展示了第一次光泵III-V纳米线阵列激光器单片集成在绝缘体上硅（SOI）平台。纯单晶InGaAs/InGaP核/壳纳米线在SOI衬底上的选择性区域生长使纳米线阵列能够形成具有优异光学和结构特性的光子晶体纳米束腔，从而使激光器在室温下工作。我们还表明，纳米线阵列激光器有效地耦合SOI波导采用纳米外延预图案化的SOI平台上。这些结果为超紧凑和节能的光链路提供了一个新平台，并明确指出了实用和功能性纳米线激光器的方向。
2017-01-10 cond-mat.mes-hall physics.optics
Ballistic Conductance in Oxidized Si Nanowires
利用密度泛函理论结合格林函数散射方法研究了硅纳米线中局部氧化对空穴输运的影响，以及改变硅原子在线表面的氧化态的影响.对于硅纳米线的生长方向沿[110]和几个纳米的直径，它被发现，引入氧桥和背键不显着降低空穴传输的电压高达几百毫伏相对于价带边缘。因此，平均自由程与晶体管和其他纳米电子应用所设想的线长度相当或更长。沿着[100]取向的纳米线的传输是不太有利的，因此在空穴迁移率方面为[110]纳米线取向提供了优势，如在一些生长方法中优先产生的。
2010-02-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Development of nanowire devices with quantum functionalities
硅在过去的50年里一直主导着微电子工业。由于其零核自旋同位素（28 Si）和低自旋轨道耦合，人们认为硅可以成为在量子力学定律下操作的全新一代器件的优良主体材料[1}。然而，半导体纳米线由于其一维结构和性质而提供了作为纳米器件的下一个构建块的巨大潜力[2]。我们描述了一种制备掺杂的气-液-固（VLS）生长的硅纳米线样品的制造工艺，在2端和4端测量装置中进行电特性分析。
2015-03-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
