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1、SEMICONDUCTOROPTOELECTRONICSVol.28No.2Apr.2007动态综述硅纳米线纳米器件的研究进展裴立宅(安徽工业大学材料科学与工程学院,安徽省金属材料与加工重点实验室,安徽马鞍山243002)摘要:硅纳米线作为一类重要的一维半导体纳米材料,在纳米器件方面具有很好的应用前景,可以用于高性能场效应晶体管、单电子探测器和场发射显示器件等纳米器件的制备。介绍了近两年来硅纳米线作为检测细胞、葡萄糖、过氧化氢、牛类血清蛋白和DNA杂交方面的纳米传感器、纳米晶体管、光电探测器等纳米器件的最新进展,并对其研究前景做了展望。关键词:硅纳米线;纳米器件;传感器;晶体管中图分类号:TN
2、304.12文献标识码:A文章编号:1001-5868(2007)02-0156-05ResearchDevelopmentofSiliconNanowireNanoscaleDevicesPEILi2zhai(SchoolofMaterialsScienceandEngineering,KeyLab.ofMaterialsScienceandProcessingofAnhuiProvince,AnhuiUniversityofTechnology,Ma’anshan243002,CHN)Abstract:Siliconnanowireisanimportantone2dimensionals
3、emiconductornanoscalematerialandisverypromisinginapplicationofnanoscaledevices,suchasfieldeffecttransistorswithgoodproperties,singleelectrondetectorandfieldemissiondisplaydevices.Recentdevelopmentsofsiliconnanowirenanoscaledevices,suchasnanoscalesensorsfordetectingcell,glucose,hydrogenperoxide,bovin
4、eserumalbuminandDNAhybridization,nanoscaletransistorsandphototransistorareintroduced.Thedevelopmentofnanoscaledeviceswithsiliconnanowiresisalsodiscussed.Keywords:siliconnanowires;nanoscaledevices;sensors;transistors2+1引言O2、Ca和DNA的纳米传感器、FET、单电子探测和存储元件、双方向电子泵和场发射显示器件等各硅纳米线由于自身特有的荧光、紫外等光学特种纳米器件及制备其他纳米材
5、料的模板等方面已取性;场发射、电子输运等电学特性;热传导、高表面活得了一定成果,这些内容在文献[3～6]中已有详细[1～4]性和量子限制效应等特性引起了科技界的广泛表述,在此不再赘述。本文主要介绍近两年来硅纳关注,在纳米器件方面具有很大的潜在应用价值。米线在纳米器件应用方面的最新研究进展。掺杂是实现硅纳米线应用的一个有效方法,通过掺杂元素可以改善硅纳米线的性能,制造出实用的纳2硅纳米线传感器米器件。磷、硼作为掺杂源时,可以控制硅纳米线中硅纳米线的表面积大、表面活性高,对温度、光、的载流子类型(电子或空穴)及其浓度;可以采用自湿气等环境因素的敏感度高,外界环境的改变会迅组装工艺制备出硅纳米线场效
6、应晶体管(FET)纳米速引起表面或界面离子价态电子输运的变化,利用电子器件;也可以复合p型和n型硅纳米线建立pn其电阻的显著变化可制成纳米传感器,并具有响应结来制备半导体器件。硅纳米线在作为检测NH3、速度快、灵敏度高、选择性好等特点,可实现硅纳米收稿日期:2006-12-20.线在化学、生物传感中的应用。近两年来,硅纳米线·156·《半导体光电》2007年4月第28卷第2期裴立宅:硅纳米线纳米器件的研究进展在检测细胞、葡萄糖、过氧化氢、牛类血清蛋白和有很好的效果。DNA杂交方面取得了很大进展。利用硅纳米线制成的微米级针状结构传感器可以用于生物化学检测,由于这种细胞检测用传感器尺寸小、灵敏度高
7、,所以通过显示pH值或者酶的活[7]性而在检测单个细胞方面很有应用潜力。图1(a)为微米级针状结构硅纳米线传感器的结构示意图,由衬底、支持悬臂和针状尖端结构组成,在此传感器的头部存在几字型的硅纳米线,以便图1硅纳米线集成微米级针状结构示意图(a)及针状结构于增加小范围内的检测长度和提高传感器的灵敏上宽为50nm的硅纳米线的SEM图像(b)度。传感器以含有50nm厚(100)p型硅层的SOI采用定向
