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民進(jìn)會(huì)員吳燕慶團(tuán)隊(duì)在微納電子器件研究取得新進(jìn)展

發(fā)布時(shí)間：2015-11-17來(lái)源：本站 瀏覽量：2390

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磁阻效應(yīng)被廣泛應(yīng)用于硬盤(pán)、存儲(chǔ)器和傳感器等磁性設(shè)備中。而目前，基于非磁性半導(dǎo)體的磁阻效應(yīng)逐漸受到關(guān)注，它們所展現(xiàn)出來(lái)的磁阻與磁性材料相當(dāng)甚至更大。然而，絕大部分的磁阻研究都是基于微米級(jí)大尺寸的二端器件，制約了其性能以及在工業(yè)中得到實(shí)際的應(yīng)用。11月12日，《納米快報(bào)》（NanoLetter）在線刊發(fā)了民進(jìn)會(huì)員、華中科技大學(xué)吳燕慶教授課題組關(guān)于銦鎵砷納米線的可控超強(qiáng)磁阻效應(yīng)的論文。

　　該論文題為《Large, tunablemagnetoresistance in non-magnetic III-V nanowires》。這是該團(tuán)隊(duì)繼今年3月在《先進(jìn)材料》（Advanced Materials）刊發(fā)關(guān)于新型二維材料硫化鉬的高性能晶體管研究論文《Performance Potential and Limit of MoS2 Transistors》（Adv. Mater.，2015，27，1547–1552,）后，在微納電子器件領(lǐng)域取得的又一重要進(jìn)展。

　　該工作研究了直徑為20納米，溝道長(zhǎng)度為40納米的InGaAs納米線晶體管在碰撞電離區(qū)的磁阻，實(shí)現(xiàn)了極小尺寸下超靈敏低功耗的磁阻器件，是國(guó)際上對(duì)非磁性半導(dǎo)體納米線的首次類似研究。該器件工作原理是基于窄禁帶半導(dǎo)體在高電場(chǎng)下的碰撞電離效應(yīng)在磁場(chǎng)中的抑制作用。這種三端器件可以通過(guò)垂直柵壓和縱向源漏電壓實(shí)現(xiàn)雙調(diào)控。研究發(fā)現(xiàn)，該納米尺度器件在室溫2.5 T下具有100%的磁阻，在4.3K時(shí)磁阻達(dá)到2000%。這類高磁阻的納米尺度器件通過(guò)自上而下的工藝制備，為未來(lái)高密度大規(guī)模磁電子器件提供巨大的機(jī)會(huì)，并且該類工藝也可以與現(xiàn)存大規(guī)模硅基工藝平臺(tái)實(shí)現(xiàn)兼容。

　　六方氮化硼是石墨烯的一種優(yōu)異的襯底材料。同時(shí)石墨烯在六方氮化硼上會(huì)形成二維超晶格結(jié)構(gòu)，這種超晶格結(jié)構(gòu)會(huì)對(duì)石墨烯的能帶進(jìn)行改造，在超晶格布里淵區(qū)的M點(diǎn)形成新的狄拉克點(diǎn)。因此石墨烯/氮化硼異質(zhì)結(jié)構(gòu)近兩年來(lái)在國(guó)際二維材料和物理研究領(lǐng)域內(nèi)引起了廣泛的研究興趣。今年10月4日，《美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)納米》（ACSNano）在線刊發(fā)了吳燕慶教授課題組關(guān)于外延石墨烯與氮化硼的超晶格器件研究論文《Noise inGraphene Superlattices Grown on Hexagonal Boron Nitride》（DOI: 10.1021/acsnano.5b05283），該團(tuán)隊(duì)首次通過(guò)低頻噪聲來(lái)表征了該超晶格的次級(jí)狄拉克點(diǎn)，并且其物理現(xiàn)象比常用的電流測(cè)試要更為靈敏，甚至可以用來(lái)表征在電流測(cè)試中無(wú)法觀察到的次級(jí)狄拉克點(diǎn)，兩個(gè)超晶格狄拉克點(diǎn)處的噪聲不對(duì)稱性也比電流不對(duì)稱性更加明顯。論證了在固體電子學(xué)中，作為電流波動(dòng)的噪聲參數(shù)可以用來(lái)表征包括能帶結(jié)構(gòu)在內(nèi)的一些本征物理特性。另外，其噪聲水平最低值比通常二氧化硅襯底上的石墨烯器件的噪聲小60倍。該結(jié)果對(duì)石墨烯的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)和應(yīng)用具有重要的理論和實(shí)際意義。