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薄型重掺杂半导体纳米线的侧键合接触工作模式与接触电阻

DOI：10.1063/1.5053890 期刊：Journal of Applied Physics 出版年份：2018 更新时间：2025-09-10 09:29:36
摘要： 在许多纳米线（NW）器件及纳米线表征过程中，接触电极通常键合在纳米线表面或侧面。现有侧键合接触模型假设纳米线部分耗尽且仅存在径向隧穿效应，二者均局限于接触区域。但实际上，在边缘电场作用下，空间电荷会延伸至未接触的纳米线区域，并在纳米线半径R较小时导致接触区完全耗尽。此外，接触边缘附近还存在非径向隧穿及产生-复合现象?；谑导扑?，本研究证实当综合考虑所有效应时，侧键合接触会呈现不同工作状态，其空间电荷与接触电阻与先前预测存在显著差异。我们的计算涵盖n型硅纳米线（半径R=7.5-20nm，掺杂浓度Nd=10^18-10^20cm^-3）上势垒高度fb0=0.4-0.8V的接触，包含介电限制、纳米线长度、表面缺陷、镜像力势垒降低及重掺杂等效应。研究发现：当Nd≥αFD[4εsψ0=qR^2]时（ψ0为接触电势，空气/二氧化硅环境中αFD分别为0.73/0.88），侧键合接触在接触边缘完全耗??；当Nd≥αEB[4εsψ0=qR^2]时（αEB=0.16/0.30），其特性趋近于端键合接触，且在二氧化硅环境中两种接触的表面空间电荷宽度在更宽的Nd范围内匹配。我们基于现有隐式关系，推导出纳米线径向耗尽宽度作为接触电势显式函数的解析表达式。
作者： Anvar Abdul Shukkoor，Shreepad Karmalkar
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究侧向键合接触在薄型重掺杂半导体纳米线上的工作状态和接触电阻，包括介电限制、纳米线长度、表面缺陷、镜像力势垒降低以及重掺杂等因素的影响。

研究成果

该研究强调了边缘隧穿效应、边缘电场以及产生-复合电流的重要作用——这些因素在先前侧键合接触模型中均被忽略。研究表明，由于这些效应的存在，侧键合接触可能呈现不同工作状态，甚至在特定条件下会表现出类似端键合接触的特性。此外，与先前模型相比，接触电阻可降低达两个数量级，且空间电荷区能显著延伸至非接触区域。

研究不足

先前关于侧向键合接触的模型假设部分纳米线耗尽和纯径向隧穿效应，且两者均局限于接触区域，忽略了实际空间电荷延伸至未接触纳米线、非径向隧穿以及接触边缘附近的产生-复合效应。本研究涵盖了所有这些效应，但受限于所考虑的参数范围（fb0 = 0.4–0.8 V，R = 7.5–20 nm，Nd = 1018–1020 cm?3）。

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