MACE 法制备硅纳米线的结构与电学行为

我们报道了通过金属辅助化学蚀刻（MACE）方法制备的硅纳米线阵列的结构和电学特性，并通过截面扫描电子显微镜（SEM）和高分辨率 X 射线衍射（HR-XRD）方法进行了研究。SEM 显微图显示了合并平行纳米线阵列，在蚀刻 1.5 分钟和 5 分钟后分别得到长度为 700 nm 和 1000 nm 的纳米线。围绕 Si (004) 倒易点处的 X 射线倒易空间图（RSMs）表明存在 0D 结构缺陷而非扩展缺陷。光致发光光谱在 1.70 eV 和 1.61 eV 处呈现发射带，较长纳米线情况下强度显著更高，并与缺陷更多的表面相关。瞬态光致发光光谱显示两个 SiNW 阵列的平均寿命分别为 60 $\mu$s 和 111 $\mu$s，这与后一种情况下更高的缺陷态密度相关。纳米线的 I-V 特性在 5V/s - 0.32V/s 的施加电压扫描速率范围内表现出忆阻行为。我们将该行为归因于控制载流子浓度的陷阱态，并使用等效电路对该效应建模。在可见光域 405 nm - 650 nm 激发波长和 20 - 100 mW/cm$^2$ 光强下的光生过程进一步揭示了陷阱态。