半导体纳米线电输运模型和定量分析

来源 :中国科学院物理研究所 | 被引量 : 0次 | 上传用户:godwin82
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对纳米线的电性测量会不可避免的引入两个金属电极,从而形成一正偏一反偏两个Schottky结。两个接触都是欧姆接触时,电流-电压曲线才是线性的,此时反映纳米线自身的电导。但是很多情况下,两端都是存在不同的Schottky势垒的,这样就导致了非线性的电流电压曲线。因此,对半导体纳米线的测量都可能会出现三种I-V曲线:线性的、非线性几乎对称或者不对称、整流性。 半导体纳米线电子器件系统作为一个金属-半导体-金属(M-S-M)系统,可以等效成两个对接的Schottky结,和一个线性电阻的串连。电流通过反偏的Schottky结由热场发射模型来描述,正偏的Schottky则可以通过热发射模型描述。利用数值解法就可以得到体系的I-V曲线,变化两个Schottky势垒则能重复出三种实验曲线。在较低的偏压下,反偏的Schottky势垒起主要作用,I-V呈指数特性,大偏压下,纳米线对输运起主导作用,I-V呈线性。 基于纳米M-S-M模型,讨论了三种重要的参数对纳米线电流电压曲线形状的影响,从而提出了一套提取纳米线本征特性的方法,可以通过实验的I-V曲线提取纳米线的掺杂浓度、电导率、载流子迁移率,并且可以通过拟合来得到两个接触的有效势垒高度,分析了影响提取参数精度的因素。 通过两种实验手段都得到这三种典型曲线:一是在TEM中用金属探针对氧化锌纳米线直接进行测量,二是通过电子束曝光的方法将硫化铋纳米线和非晶碳管做成器件再测量。用纳米M-S-M模型可以完全模拟出实验曲线,并且将接触的影响分离出来,从而得到纳米线器件的基本参数:电导率、载流子浓度和迁移率,以及Schottky势垒高度。并且由此分析了气体氛围对器件的影响。
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