德仑/硅纳米线异质结构中一维空穴气体

通过能带结构设计和在平面基板上的等向体生长实现的二维电子和空穴气体系统，已作为基本的凝聚态物理研究和高性能器件的关键平台。通过在一维纳米结构基板上进行受控生长，实现类似的二维电子或空穴气体系统的发展尚未实现，这可能会开辟出超越现有碳纳米管和纳米线系统的机遇。本文报道了基于自由悬浮德仑/硅(Ge/Si)核/壳纳米线异质结构的1维空穴气体系统的合成与输运研究。室温电子输运测量显示，在未掺杂的Ge/Si纳米线异质结构中清晰地观察到空穴积聚，与单组分纳米线的对照实验不同。低温研究表明，当Si壳层作为空穴气体在Ge通道中的隧穿障碍时，可实现对库仑阻塞振荡的良好控制。通过热力学退火，成功可重复地实现了对空穴气体的透明电接触。在这些器件中，我们观察到低温下的电导量化，对应于通过1维亚能级的球面传输，其中测量的亚能级能级间距与圆柱形约束势的计算结果一致。此外，我们观察到0.7结构，这被认为与自发自旋极化有关，表明这一现象在相互作用的1维系统中具有普遍性。最后，电导 exhibits little temperature dependence, 与我们对该1维系统中减少散射的计算结果一致，表明即使在室温下输运也可能是球面传输。