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浙大李强团队:连续激光控制纳米焊接制备金属——半导体纳线异质结

氧化锌(ZnO)纳米线是一种具有宽直接带隙(~3.37eV)、高激子束缚能(~60meV)的半导体纳米材料,在光电子领域具有重要的应用前景。ZnO纳米线和金属结合可形成各种新型半导体-金属纳米异质结,从而使基于半导体-金属异质结的纳米电子器件成为可能。但由于材料熔点不同,如何实现半导体纳米线和金属的完美结合,仍是当前纳米电子学领域的一个具有挑战性的课题。

Advanced Electronic Materials:连续激光控制纳米焊接制备金属——半导体纳线异质结

 

浙江大学光电科学与工程学院李强教授研究团队发明了一种相对简单的连续激光控制纳米连接制备金属-半导体纳线异质结的新技术。该技术采用波长532 nm的连续激光照射ZnO纳米线,利用表面等离激元增强光热效应来实现ZnO纳米线与金属(银纳米线、金电极)的充分焊接,从而实现金属-半导体纳线异质结。尽管ZnO纳米线和银纳米线的熔点温度相差约为1000 K,但当ZnO纳米线在银纳米线的上方时,两种纳米线由于具有不同的温度分布因而可以同时熔化,从而获得优秀的焊接质量。通过ZnO-Au、Ag-Au、ZnO-Ag-Au和Ag-ZnO-Au等不同纳米材料的成功熔接,他们制备了多种由肖特基结和欧姆结组成的纳米电子器件。通过测量器件的电流-电压特性曲线推断出,ZnO-Au异质结表现出肖特基势垒行为,而 ZnO-Ag异质结则更倾向于欧姆接触。当施加的偏置电压为40V时,实验制备的单个肖特基结和背对背肖特基结的最大电流分别为42 μA和7 μA。这种不同纳米材料间的光热纳米焊接技术为实现基于异质结构的电子纳米器件开辟了新的道路。

该项研究成果发表在Advanced Electronic Materials(DOI: 10.1002/aelm.201700614)上,并于当期Inside Front Cover做简要介绍。

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