将选择性区域生长 InAs/InGaAs 纳米线的迁移率翻倍

纳米线及网络的选择性区域生长（SAG）为基于 III-V 族半导体材料的可扩展电子、光子与量子器件提供了一条路径。然而，高迁移率 SAG 纳米线的潜力尚未完全实现，因为界面粗糙、纳米线/衬底界面的失配位错以及由材料互混导致的非均匀组分都会散射电子。在此，我们探索了在绝缘 GaAs(001) 衬底上高度晶格失配的 InAs 纳米线的 SAG，并解决这些关键挑战。通过使用原子氢（a-H）替代传统的退火去除原生氧化物，实现了原子级平滑的纳米线/衬底界面。高晶格失配问题通过引入位于 InAs 传输沟道与 GaAs 衬底之间的 In$_x$Ga$_{1-x}$As 缓冲层来解决。通过在缓冲层和沟道中观察到的 Ga-In 材料互混可通过仔细调节生长温度来抑制。结合扫描透射电子显微镜和 X 射线衍射分析以及低温输运测量，我们表明优化的富 In 缓冲层可促成高质量的 InAs 传输沟道，其场效应电子迁移率超过约 10000 cm$^2$V$^{-1}$s$^{-1}$。这是未优化样品的两倍，也是在已报道的 InAs 选择性区域生长纳米结构中的最高值之一。