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北大在纳米材料结构对纳米器件性能影响的研究中取得新进展
作者:暂无创建时间:2016-04-12点击量:

基于一维纳米材料(如纳米管、纳米 线)的纳米器件在电子、光电、传感、能源等众多领域有广泛的应用。由于纳米材料的结构(如晶相、直径、取向、手性和掺杂情况等)决定着该材料和相关器件的 性能,所以认识结构与性能的关系是发展高性能材料及器件的基础。又由于纳米材料个体差异很大,且制备具有完全同样结构的纳米材料非常困难,因此,将纳米材 料的结构与其性能相对应是挑战性很强的关键问题。

  北京大学信息科学技术学院、纳 米器件物理与化学教育部重点实验室陈清教授组长期从事纳米材料及其器件的性能与纳米材料结构之关系的研究,发展了在扫描电子显微镜(以下简称“扫描电 镜”)中原位测量单根一维纳米材料物性的方法、原位搭建纳米器件并进行研究的方法,搭建了基于扫描电镜的对单个纳米材料进行多种性能综合测量的平台,研究 了碳纳米管和砷化铟(InAs)纳米线的力学、电学和电机等特性与其结构的关系,已取得的一系列相关成果发表在《纳米快报》(Nano Letters)、《先进材料》(Advanced Materials)和《先进功能材料》(Advanced Functional Materials)等领域权威期刊上。

  最近,陈清课题组又发展出一种 新方法,可在测量器件性能之后,把作为场效应晶体管(field effect transistor, FET)沟道的纳米线转移到透射电子显微镜中进行原子尺度的结构表征,从而成功实现了纳米器件的性能与其沟道纳米线结构的一一对应;采用该方法首次系统地 研究了InAs纳米线的晶相(六方相或立方相)、轴向和直径如何对InAs纳米线FET的开关比、域值电压、亚域值摆幅和有效接触势垒高度等产生影响。该 方法将可用于对其它纳米器件的性能影响因素的研究。她们对InAs纳米线FET的研究结果为发展高性能InAs纳米线器件奠定了重要基础。上述成果以“依 赖于晶相和方向的InAs纳米线电输运特性”(Crystal phase- and orientation-dependent electrical transport properties of InAs nanowires)为题,于2016年3月下旬在线发表在《纳米快报》(DOI:10.1021/acs.nanolett.6b00045)上。信息 学院博士研究生付梦琦为第一作者,陈清为通讯作者。

  这项研究得到了国家重大科学研究计划和国家自然科学基金的支持。