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Auswirkungen asymmetrischer lokaler Joule-Erwärmung auf Bauelemente auf Silizium-Nanodraht-Basis, die durch Dielektrophorese-Ausrichtung über Pt-Elektroden gebildet werden

Zusammenfassung

Wir demonstrieren die Herstellung und Charakterisierung von Silizium-Nanodraht-basierten Geräten in Metall-Nanodraht-Metall-Konfiguration unter Verwendung von Gleichstrom-Dielektrophorese. Die Strom-Spannungs-Kennlinie der Geräte wurde als gleichrichtend befunden, und ihre Gleichrichtungsrichtung konnte aufgrund des asymmetrischen Joule-Heizeffekts, der bei dem elektrischen Messprozess auftrat, durch die Spannungsdurchlaufrichtung bestimmt werden. Die lichtempfindlichen Eigenschaften der Gleichrichtervorrichtungen wurden untersucht. Es zeigt, dass, wenn sich die Gleichrichtervorrichtung im Sperrmodus befand, aufgrund des starken eingebauten elektrischen Felds an der Übergangsgrenzfläche eine ausgezeichnete Photoantwort erreicht wurde. Es wird erwartet, dass die Gleichrichtung von Silizium-Nanodraht-basierten Bauelementen durch diese neuartige und einfache Methode potenziell auf andere Anwendungen wie Logikgatter und Sensoren angewendet werden kann.

Hintergrund

Eindimensionale (1D) Halbleiter-Nanodrähte (NWs) haben aufgrund ihres hohen Oberfläche-zu-Volumen-Verhältnisses, des Quanteneinschlusseffekts und der hohen Kristallqualität viel Aufmerksamkeit auf sich gezogen. Mit den einstellbaren elektrischen und optischen Eigenschaften wurden Si-NWs erfolgreich in Solarzellen [1], Leuchtdioden [2] und Fotodetektoren [3] eingebaut.

Für Si-NWs wurden mehrere Herstellungstechniken berichtet, die in zwei Kategorien unterteilt werden können:Bottom-Up- und Top-Down-Methoden. Bei den Bottom-up-Methoden können Atome und Moleküle als Bausteine ​​für die Nanostrukturen verwendet werden, indem die Dampf-Flüssig-Feststoff-(VLS)-Technik [4], Molekularstrahlepitaxie (MBE) [5] oder Laserablation [6] verwendet wird. Die Top-Down-Methoden einschließlich des tiefen reaktiven Ionenätzens (DRIE) [7, 8] und des metallunterstützten chemischen Ätzens (MACE) [9, 10] wurden für Nanostrukturen durch Verkleinerung von Volumenmaterialien eingeführt. Kürzlich wurde eine einfache Methode mit hohem Durchsatz für großflächige Si-NW-Arrays derselben Abmessungen vorgeschlagen, indem MACE mit Nanosphärenlithographie (NSL) kombiniert wird [11, 12].

Die Dielektrophorese (DEP) ist eine der am häufigsten verwendeten Methoden zur Ausrichtung von NWs wie Metall [13], Metalloxiden [14,15,16,17,18,19], Si [20,21,22], Siliziden [23 ] und III-V-Halbleiter-[24] NWs für integrierte Bauelemente, die sich normalerweise in Metall-Halbleiter-Metall-Strukturen befanden. Beim DEP-Prozess werden die dielektrischen NWs durch DEP-Kräfte durch induzierte Dipole ausgeübt, wenn die NWs normalerweise einem ungleichförmigen elektrischen Wechselstrom (AC)-Feld ausgesetzt sind, und können sich daher genau über Elektroden ausrichten. Die durch die DEP-Methode hergestellten Bauelemente wurden eingehend auf ihre elektrischen Eigenschaften untersucht und für viele Anwendungen wie Logikgatter [21] und Sensoren [14, 16, 17, 18, 19] verwendet. Diese Vorrichtungen mit gleichrichtenden Strom-Spannungs-(I-V)-Charakteristiken würden jedoch möglicherweise in der DEP-Anordnung gebildet. Harnacket al. [14] schlugen vor, dass die Faktoren für das gleichrichtende Verhalten in der ZnO-NW-basierten Vorrichtung dem Dipolmoment in ZnO-Nanokristallen mit Wurtzit-Struktur oder den unterschiedlichen Schottky-Barrieren-Höhen an beiden Enden des ausgerichteten NW zugeschrieben werden können. Wanget al. [15] identifizierten weiter, dass der Ursprung des gleichrichtenden Verhaltens in diesem Fall die asymmetrischen ZnO-NW/Au-Kontakte sein könnten, die mit unterschiedlichem Temperungsgrad an den beiden Seiten in der DEP-Anordnung erzeugt wurden.

Um Si-NWs auf integrierte Geräte anzuwenden, ist es wichtig, die Rolle von NW/Metall-Kontakten und ihre Auswirkung auf die elektrischen Eigenschaften zu verstehen. Hier demonstrieren wir die Herstellung von Si-NW-basierten Bauelementen durch Gleichstrom-DEP und untersuchen systematisch die Kontakte homogener einkristalliner Si-NWs mit Pt-Elektroden. Nach einer Untersuchung der elektrischen Eigenschaften dieser Geräte haben wir festgestellt, dass ihre I-V-Eigenschaften ein gleichrichtendes Verhalten und einzigartige lichtempfindliche Eigenschaften aufweisen.

Experimentell

Für die Si-NWs-Herstellungsmethode, MACE in Kombination mit NSL, über die an anderer Stelle berichtet wurde [11, 12], wurde ein n-Typ-Si (100) mit einem spezifischen Widerstand von 1 bis 10 Ω cm in 1 × 1 cm 2 Stücke. Die Substrate wurden unter Verwendung der Standardverfahren der Radio Corporation of America (RCA) gereinigt und nach dem Eintauchen in eine kochende Piranha-Lösung, eine Mischung aus H2 ., hydrophil gemacht O2 mit H2 SO4 im Verhältnis 1:3, für 10 min. Auf den Substraten wurde durch ein modifiziertes Tauchbeschichtungsverfahren [25] eine dicht gepackte Monoschicht aus Polystyrolkugeln (PS) mit einem durchschnittlichen Durchmesser von 220 nm gebildet und anschließend die Kugelgröße um O2 . reduziert Plasma. Auf den strukturierten Substraten wurde ein 20 nm dicker gesputterter Ag-Dünnfilm abgeschieden. Die Proben wurden mit einer Mischlösung aus HF, H2 . geätzt O2 , und entionisiertes Wasser (HF =5 M und H2 O2 =0,176 M) bei 25 °C für 15 Minuten. Ein großflächiges geordnetes Si-NW-Array wurde erhalten, nachdem die restlichen PS-Kugeln und der Ag-Dünnfilm durch Tetrahydrofuran (THF) und HNO3 . entfernt wurden Lösung bzw. Die Produkte im synthetisierten Zustand wurden durch ein Feldemissions-Rasterelektronenmikroskop (FESEM, JEOL, JSM-6700F) und ein hochauflösendes Transmissionselektronenmikroskop (HRTEM, JEOL, JEM-2100F) charakterisiert.

Um den elektrischen Transport und die lichtempfindlichen Eigenschaften der Si-NWs zu untersuchen, wurden Si-NW-basierte Bauelemente wie folgt hergestellt. Die Elektrodenstrukturen wurden auf dem hochdotierten n-Typ-Si (100)-Substrat (0,001–0,006 Ω cm) mit 360 nm dickem Si-Oxid mittels traditioneller Lithografie hergestellt. Auf das Elektrodenmaterial wurde Pt (40 nm)/Titan (15 nm) thermisch aufgedampft. Der Abstand zwischen den Elektroden beträgt etwa 2 μm. Die geätzten Si-NW-Arrays wurden durch 5-minütige Beschallung vom Substrat entfernt und in Isopropylalkohol (IPA)-Lösung dispergiert. Wie in Abb. 1 gezeigt, wurde ein Tröpfchen einer Si-NWs-Suspension auf die vordefinierten Metallelektroden getropft, die durch ein elektrisches Gleichstromfeld angelegt wurden. Beim Ausrichtungsprozess wurde die Source-Elektrode mit Masse verbunden, während die Drain-Elektrode positiv oder negativ vorgespannt war, wie in Abb. 1 gezeigt.

Schema der Si-NW-Ausrichtung durch DC-DEP über Pt-Elektroden. Die Drain-Elektrode wurde positiv und negativ vorgespannt, wie in a . gezeigt und b , bzw. Die Source-Elektrode wurde mit Masse verbunden

Die elektrischen Transporteigenschaften von Si-NW-basierten Geräten wurden von der Sondenstation unter Verwendung eines Systemquellenmeters (Keithley 2612A) gemessen. Ein breitbandiges weißes Licht mit einer Intensität von 825 mW/cm 2 von einer Bogen-Hg-Xe-Lampe wurde vertikal auf den Geräten gezeigt und die entsprechenden Lichtreaktionseigenschaften wurden aufgezeichnet.

Ergebnisse und Diskussion

Abbildung 2a, b zeigen die Draufsicht bzw. die Querschnitts-REM-Aufnahmen der Si-NW-Arrays über MACE in Kombination mit NSL. Die Si-NWs mit einheitlicher Geometrie haben Durchmesser zwischen 150 und 200 nm und Längen zwischen 5 und 6 um. Abbildung 2c zeigt das TEM-Bild eines einzelnen Si-NW, das eine einkristalline Struktur ist und die bevorzugte Ätzrichtung von [100] aufweist, die durch das klare Gitterbild in Abb. 2d bestätigt wird.

a Draufsicht und b Querschnitts-REM-Bilder von Si-NW-Arrays, die von MACE in Kombination mit NSL hergestellt wurden. c TEM-Bild von Si NW im synthetisierten Zustand. d TEM-Bild mit atomarer Auflösung von so synthetisiertem Si NW entspricht dem roten Quadrat in c . Der Einschub ist die SAD-Muster von Si NW

Um den elektrischen Transport von Si-NWs zu untersuchen, wurden auf Silizium-Nanodraht basierende Bauelemente in Metall-Nanodraht-Metall-Strukturen hergestellt, indem im DEP-Ausrichtungsprozess eine DC von + 0,5 V an die Drain-Elektrode angelegt wurde. Die Draufsicht der Si-NW-Ausrichtung über die Pt-Elektroden ist aus dem SEM-Bild deutlich zu sehen, wie in Abb. 3 gezeigt, wo die Si-NWs parallel zueinander sind. Die Dichte der ausgerichteten Si-NWs kann durch die Konzentration der NWs in der IPA-Lösung gesteuert werden. Zwei verschiedene Methoden wurden verwendet, um die elektrischen Eigenschaften der Geräte zu messen. Für die Messung nach Methode 1 wurden die I-V-Kurven gemessen, als die Spannung an die Drain-Elektrode angelegt wurde, indem von positiv nach negativ gewobbelt wurde. Für die Messung nach Methode 2 wurden die I-V-Kurven gemessen, als die Spannung an die Drain-Elektrode angelegt wurde, indem von negativ nach positiv gestrichelt wurde. Überraschenderweise weisen die Geräte ein Gleichrichtungsverhalten auf und die Richtung der Gleichrichtung könnte durch eine Spannungsdurchlaufrichtung bestimmt werden, wie in Zusätzliche Datei 1:Abbildung S1 gezeigt. Um dieses Phänomen zu verstehen, wurden die I-V-Kurven gemessen, indem verschiedene Bereiche der Wobbelspannung an die Drain-Elektrode der Vorrichtungen angelegt wurden. Die Sweep-Rate ist in Abb. 4 dargestellt. Abb. 5a zeigt, dass die IV-Kurven gemessen wurden, als die Spannung an die Drain-Elektrode angelegt wurde, indem von + 1 bis – 1 V, + 2 bis – 2 V und + 3 bis – . gewobbelt wurde 3 V der Reihe nach, wie im Einschub von Fig. 5a dargestellt. Es zeigt deutlicher ein gleichrichtendes Verhalten, da das Gerät im weiten Spannungsbereich gemessen wurde. In Fig. 5b wurde die rote I-V-Kurve weiter gemessen, als die Spannung an die Drain-Elektrode angelegt wurde, indem zum zweiten Mal von + 1 auf – 1 V gewobbelt wurde. Der Durchlassstrom betrug 9,2 nA bei 0,75 V; der Rückstrom betrug etwa 0,044 nA. Das Ein-zu-Aus-Stromverhältnis beträgt etwa 200. Es wurde festgestellt, dass das Gerät im Vergleich zur schwarzen IV-Kurve gleichrichtender wurde, die zuvor im gleichen Spannungsbereich wie in Abb. 5a mit dem Ein-zu-Aus . gemessen wurde aktuelles Verhältnis von 7,7. Die entgegengesetzte gleichrichtende IV-Kurve kann auch erzeugt werden, wenn die Spannung an die Drain-Elektrode angelegt wurde, indem nacheinander von – 0,5 bis + 0,5 V, – 1 bis + 1 V und – 2 bis + 2 V durchgeblättert wird, wie in der Abbildung dargestellt Einschub von Abb. 5c. Es zeigt auch ein deutlicheres Gleichrichtungsverhalten im größeren Wobbelspannungsbereich, der in Abb. 5c gezeigt ist. In Fig. 5d wurde die rote I-V-Kurve weiter gemessen, als die Spannung an die Drain-Elektrode angelegt wurde, indem zum zweiten Mal von – 0,5 auf + 0,5 V gewobbelt wurde. Der Übergang von nicht-gleichrichtendem zu gleichrichtendem Verhalten kann durch Vergleich mit der I-V-Schwarz-Kurve beobachtet werden, die zuvor im gleichen Spannungsbereich wie in Abb. 5c gemessen wurde. Die obigen I-V-Kennlinien legen nahe, dass das Gleichrichtungsverhalten in den Si-NW-basierten Bauelementen im Prozess der elektrischen Messung statt der DEP-Ausrichtung erzeugt wurde. Darüber hinaus wurde auch festgestellt, dass die Richtung der Gleichrichtung durch die Spannungsdurchlaufrichtung bestimmt werden kann. Nach dem Übergang von nicht gleichrichtend zu gleichrichtend hatte das Gerät die gleiche Gleichrichtungsrichtung, unabhängig von der Spannungsdurchlaufrichtung.

SEM-Bild von parallel ausgerichteten Si-NWs über Pt-Elektroden. Beim DC-DEP-Abgleich wurde an den Drain eine Gleichspannung von + 0,5 V angelegt

Die Spannungs-Sweep-Rate für die Drain-Elektrode durch Wobbeln von negativer zu positiver Vorspannung (schwarze Linie) und von positiver zu negativer Vorspannung (rote Linie)

Elektrische Eigenschaften der parallelen Si-NWs über Pt-Elektroden. a I-V-Kurven der parallelen Si-NWs beim Anlegen einer Spannung an die Drain-Elektrode durch Überstreichen von positiver zu negativer Vorspannung, wie im Einschub gezeigt. Es gibt 24 parallele NWs über Pt-Elektroden. b Die beim ersten Sweep (schwarze Linie) und zweiten Sweep (rote Linie) gemessenen I-V-Kurven von + 1 bis − 1 V. c I-V-Kurven der parallelen Si-NWs beim Anlegen einer Spannung an die Drain-Elektrode durch Überstreichen von negativer zu positiver Vorspannung, wie im Einschub gezeigt. Es gibt 18 parallele NWs über Pt-Elektroden. d Die beim ersten Sweep (schwarze Linie) und zweiten Sweep (rote Linie) gemessenen I-V-Kurven von − 0,5 bis + 0,5 V

Darüber hinaus ist die zickzackförmige I-V-Kurve deutlich zu erkennen, wenn die Spannung an die Drainelektrode angelegt wurde, indem von + 3 bis – 3 V und – 2 bis + 2 V gestrichelt wurde, wie in Fig. 5a bzw. c gezeigt. Dieses Phänomen kann durch die asymmetrischen Joule-Heizeffekte erklärt werden, die von den elektrischen Strömen herrühren, die durch die Si-NWs fließen, wenn die an den Pt-Elektroden angelegte Spannung erhöht wird. Die asymmetrischen Joule-Heizeffekte entstehen durch die ungleichmäßige Temperaturverteilung zwischen den Elektroden, und die Temperatur im Anodenbereich ist höher als im Kathodenbereich [26]. Für die Messung der I-V-Kurve beträgt der Strom bei einer angelegten Spannung von 3 V etwa mehrere bis hundert Nanoampere, wie in Abb. 5 und Zusatzdatei 1:Abbildung S1 gezeigt, was viel kleiner ist als in Ref. 1. [26]. Der Durchmesser von Si-NWs beträgt jedoch etwa 100 nm, was viel kleiner ist als die Breite des Kanals des Geräts in Lit. [26]. Außerdem kann die Kontaktfläche viel kleiner sein als der Querschnitt der Nanodrähte, da die Nanodrähte gerade durch das DEP-Ausrichtungsverfahren an den Elektroden adsorbiert wurden. Somit kann die Stromdichte an den NW-Elektrodenkontakten hoch genug sein, um eine Joulesche Erwärmung zu verursachen. Dies ist auch zu sehen, nachdem + 3 und – 3 V DC an die Drainelektrode für die Si-NWs-DEP-Ausrichtung angelegt wurden, wie in Fig. 6a bzw. b gezeigt. Beide Figuren zeigen, dass die Anodenbereiche im Vergleich zu den Kathodenbereichen durch das Schmelzen stark zerstört wurden.

a SEM-Bild eines Si-NW-basierten Geräts, nachdem eine + 3 V DC-Spannung an die Drain-Elektrode zur Si-NW-Ausrichtung angelegt wurde. b SEM-Bild eines Si-NW-basierten Geräts, nachdem eine – 3 V DC-Spannung an die Drain-Elektrode zur Si-NW-Ausrichtung angelegt wurde. Die weißen gestrichelten Linien zeigen die Elektrodenkante vor dem DEP-Ausrichtungsprozess

Wenn die I-V-Kurven des Geräts in reduzierender Atmosphäre (H2 /Ar) wurde die Gleichrichtungseigenschaft nicht durch Abtasten im großen Spannungsbereich (von − 3 bis 3 V) erhalten, wie in Zusatzdatei 2 gezeigt:Abbildung S2(a). Die I-V-Kurve ist symmetrisch und nahezu linear, was nur eine kleine Barriere an der Grenzfläche zwischen dem Nanodraht und zwei Elektroden anzeigt. Pt und n-Si können jedoch theoretisch eine Schottky-Barriere am Pt/n-Typ-Si-Kontakt bilden, da die Austrittsarbeit von Pt (~ 6,1 eV) größer ist als die von n-Typ-Si (~ 4,15 eV). In dieser Studie adsorbieren die Nanodrähte nur an den Elektroden durch die DEP-Ausrichtungsmethode. Somit kann die Änderung der Barrierehöhe auf die Gasadsorption an der Si-Oberfläche zurückzuführen sein. Nach dem Sweepen im großen Spannungsbereich nahm die Steigung der I-V-Kurve zu, wie in Zusatzdatei 2:Abbildung S2(b) gezeigt, was darauf hinweist, dass eine Sweep-Messung im großen Spannungsbereich in reduzierendem Gas den Widerstand an beiden NW-Elektrodenkontakten verringern kann. Luft mit O2 und H2 O ist eine oxidative Atmosphäre. In Luft ist die Oxidationsrate von Si bei hoher Temperatur höher als bei niedriger Temperatur. Somit können wir folgern, dass für die Messung mit großem Spannungsbereich in Luft die Zunahme der Barrierehöhe im Anodenbereich auf die Bildung eines dünnen oxidierten SiO x . zurückzuführen ist Schicht an der Grenzfläche, die Elektroneneinfangstellen aufweist.

Abbildung 7 zeigt die schematischen Energiebanddiagramme für Si-NW-basierte Geräte vor und nach den asymmetrischen Joule-Wärmebehandlungen. Anfänglich bilden Pt und n-Si kleine gleiche Barrierenhöhen an beiden Enden der NWs nach der DEP-Ausrichtung. Wenn die Spannung an die Drain-Elektrode durch Wobbeln von positiv nach negativ (bei Methode 1) oder von negativ zu positiver Vorspannung (bei Methode 2) angelegt wurde, würde die Barrierenhöhe auf der Hochtemperatur-Anodenseite gleichzeitig aufgrund des asymmetrischen Joule eingestellt Erwärmungseffekte. Mit anderen Worten, die Barrierenhöhe würde erhöht und das Gleichrichtungsverhalten des Geräts dominieren, wie wir aus den gleichrichtenden I-V-Kennlinien in Abb. 5 ableiten.

Schematische Energiebanddiagramme für n-Typ-Si/Pt-Kontakte nach DC-DEP-Ausrichtung (oben Mitte). Das Gerät durchlief den asymmetrischen Joule-Heizprozess, als die Spannung an die Drain-Elektrode angelegt wurde, indem bei Methode 1 (links) von positiver zu negativer Vorspannung oder bei Methode 2 (rechts) von negativer zu positiver Vorspannung gewobbelt wurde

Um die lichtempfindlichen Eigenschaften des gleichrichtenden Si-NW-basierten Geräts in diesem Fall zu untersuchen, wurde ein breitbandiges weißes Licht mit einer Intensität von 825 mW/cm 2 wurde vertikal auf dem Gerät angezeigt, während die entsprechenden Photoreaktionseigenschaften aufgezeichnet wurden, wie in Abb. 8a dargestellt. Abbildung 8b zeigt die I-V-Kurven dieses Geräts unter dunkler (schwarze Kurve) und breitbandiger Weißlichtbestrahlung (rote Kurve). Es zeigt, dass der Fotostrom induziert werden könnte und die höhere Empfindlichkeit wurde erreicht, wenn das Gerät umgekehrte I-V-Kennlinien aufwies, die im Einschub von Fig. 8b gezeigt sind. Das zeitabhängige Photoresponse-Verhalten wurde untersucht, wenn das Gerät dem weißen Licht durch Ein- und Ausschalten ausgesetzt wurde. Wie in Abb. 8c gezeigt, stieg der Strom innerhalb von 15 s von 20 auf 35 nA an, was nur um 75 % verbessert wird. Wenn das weiße Licht ausgeschaltet wurde, sank der Strom innerhalb von 30 s auf den Anfangswert. Auf der anderen Seite stieg der Strom, wie in Fig. 8d gezeigt, innerhalb von 64 ms abrupt von 40 auf 430 pA an, was bis zu 13-mal so groß ist größer als das Gerät im vorwärtsgerichteten Modus. Darüber hinaus ist die höhere Erholungsrate zu beobachten, da der Strom innerhalb von nur 48 ms vom Sättigungszustand auf den Anfangswert abnahm, als das weiße Licht aus war.

a Schema eines Si-NW-basierten Sensors unter Weißlichtbeleuchtung mit einer Intensität von 825 mW/cm 2 . b I-V-Kurven eines Si-NW-basierten Sensors unter der Dunkel- und Weißlichtbeleuchtung. Der Einschub zeigt die entsprechenden I-V-Eigenschaften in einer halblogarithmischen Skala. c Zeitaufgelöste Photoreaktion eines Si-NW-basierten Sensors bei + 0,75 V im vorwärtsgerichteten Modus unter Weißlichtbeleuchtung durch Ein- und Ausschalten. d Zeitaufgelöste Photoreaktion eines Si-NW-basierten Sensors bei − 0,75 V im Sperrmodus unter Weißlichtbeleuchtung durch Ein- und Ausschalten. Das vorbereitete Gerät war das gleiche wie das zur Durchführung der Messung der elektrischen Transporteigenschaften in Abb. 5a, b

Hinsichtlich der Lichtempfindlichkeitsleistung kann die Diskrepanz dieser obigen Ergebnisse wie folgt erklärt werden. Wenn sich die Vorrichtung im vorwärts vorgespannten Modus befindet, nimmt die Breite des Verarmungsbereichs ab und erhöht den Stromfluss, was zu einer geringeren Empfindlichkeit gegenüber weißem Licht führt. Im Gegensatz dazu weist die Vorrichtung im Sperrmodus jedoch den größeren Verarmungsbereich auf, in dem das starke eingebaute elektrische Feld existiert. Die durch Licht erzeugten Elektronen und Löcher können effizient getrennt werden und verringern die Elektron-Loch-Rekombinationsraten unter der Weißlichtbeleuchtung, was zu einem abrupten Anstieg der freien Ladungsträgerdichte führt. Daher haben Gleichrichtungsvorrichtungen eine hohe Reaktionsgeschwindigkeitseigenschaft. In früheren Studien [27, 28] wurden jedoch Gleichrichtervorrichtungen mit einer ohmschen Kontaktelektrode und der anderen Schottky-Kontaktelektrode durch Auswahl verschiedener Elektrodenmaterialien hergestellt. In dieser Studie wurde ein einfaches Herstellungsverfahren verwendet. Das gleichrichtende Verhalten der durch Dielektrophorese-Ausrichtung gebildeten NW-Bauelemente wurde nur durch asymmetrische Joule-Erwärmung im elektrischen Messprozess erhalten.

Schlussfolgerungen

Zusammenfassend wurden die Si-NW-basierten Bauelemente durch Ausrichten der einkristallisierten Si-NWs über den Pt-Elektroden unter Verwendung des DC-DEP-Verfahrens hergestellt. Die gleichrichtenden I-V-Kennlinien dieser Vorrichtungen können erhalten werden, und die Richtung der Gleichrichtung kann durch die Spannungswobbelrichtung bestimmt werden. Dieses Phänomen kann mit den asymmetrischen Joule-Heizeffekten in Verbindung gebracht werden, die beim elektrischen Messprozess erzeugt werden. Die hohe Geschwindigkeit und das hohe Photoansprechverhalten können für die Gleichrichtungsvorrichtungen im Sperrmodus aufgrund der effizienten Elektron-Loch-Trennung durch ein starkes eingebautes elektrisches Feld im Verarmungsbereich erreicht werden. Dieses gleichrichtende Bauelement auf Si-NW-Basis kann potenziell für Fotodetektoren und andere Anwendungen wie Logikgatter oder Sensoren verwendet werden.


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