突变重掺杂硅纳米线隧穿结

我们通过离轴电子全息术（EH）确认了窄的重掺杂轴向硅纳米线（SiNW）$p$-$n$ 结的存在。SiNW 通过气-固-液（VLS）机制生长，使用金（Au）作为催化剂，硅烷（SiH$_{4}$）、乙硼烷（B$_{2}$H$_{6}$）和磷烷（PH$_{3}$）作为前驱体，以及盐酸（HCl）来稳定生长。我们进行了两类生长，并在每类中探索了 $n$/$p$ 与 $p$/$n$ 序列的生长。第一类在所需结位置突然切换掺杂前驱体，第二类在结处降低生长速率以使掺杂剂易于离开 Au 催化剂。我们通过 EH 展示了重掺杂 $p$/$n$ 与 $n$/$p$ 纳米线段，其突变电势分布分别为 $1.02\pm0.02$ 和 $0.86\pm0.3$ V，耗尽区宽度窄至 $10\pm1$ nm。低温电流-电压测量显示了正向的不对称曲率，类似于平面金掺杂隧穿结，其中隧穿电流被大的过剩电流所掩盖。本文结果表明，重掺杂轴向 SiNW $p$-$n$ 结的直接 VLS 生长是可行的，这是制造更复杂的基于 SiNW 的电子与太阳能器件的关键一步。