访问学者学习总结

访问学者学习总结

在学院和系部领导的关心和支持下，我有幸获得了2013年度湖北省首届高校青年骨干教师国内访问学者计划”项目资助，赴武汉大学开展为期一年的访问研究工作。非常感谢学院给我们提供了如此难得的学习机会以及培训校方武汉大学精心、周到的安排与服务。本次学习为期一年，以科研为主，为及时跟踪和了解本学科学术前沿动态和发展趋势，拓展知识领域，开展或参与相应的科研工作，提高科研能力和学术水平。在课题的选题、申报、开展科研工作到完成学术成果进行全方位学习和了解。希望在导师的指导帮助下，能够在学术水平上有所提高，为今后开展科研项目的申报、独立完成打下良好的基础。现将一年来的学习情况汇报如下：

1.制定研修计划

自9月10日到武汉大学后，与导师廖蕾教授共同协商制定了接下来近一年的访学研究计划。导师的课题主要为：低维半导体纳米材料与器件；高迁移率半导体材料的物性研究。廖蕾教授安排我参与其国家自然科学基金青年科学基金项目“高速砷化铟纳米线场效应晶体管的研制”工作。用近一年的时间完成：查阅文献资料、熟悉实验制备方法、了解所面临及拟解决的关键问题、开展实验研究，最后实验成果以论文发表。

前半年，计划用一个半月时间完成查阅砷化铟纳米线的制备及其性能的相关资料，熟悉实验环境，熟悉砷化铟纳米线背栅和顶栅场效应晶体管研制的实验方法。接下来，运用化学气相沉积法进行材料生长，并通过优化工艺进行简单器件研制和参数测量，研制高质量砷化铟纳米线，获得相关纳米线的基本参数，并进一步研制砷化铟纳米线背栅式场效应晶体管，获得该器件的基本参数。

2.文献调研与实验方法

利用武汉大学优秀的科研资源，查阅了大量文献资料、熟悉了实验制备方法、并了解所面临及拟解决的关键问题。通过文献调研了解到，砷化铟是禁带宽度为0.45eV 的半导体材料、且具有超强电子迁移率和电子迁移速度，特别有利于研制未来的高速低能耗电子器件，用砷化铟纳米线替代半导体硅作为场效应管器件中的导电通道材料是完全可行的。

本项目研究所采用的半导体加工工艺主要涉及以下实验步骤：制备镀有Au薄膜的生长基底、纳米线生长、分散纳米线、电子显微镜找纳米线及拍片、设计掩模板（CAD 作图）、旋涂光刻胶、电子束曝光EBL、显影、蒸镀金属膜Cr/Au、剥离、测试。由于一系列的实验制备方法及设备多且复杂，了解并掌握整套实验工艺所花时间较长，差不多一个月时间。

3.实验制备与研究

(1)采用化学气相沉积(CVD)方法在Si衬底上制备InAs、InP纳米线。首先在Si衬底上热蒸发1nm厚Au薄膜，将适量高纯InP粉末放在陶瓷舟上并置于石英管中央，石英管外围的管式炉可对系统进行加热。Si片平放在石英舟上，一起放入石英管气流下游距粉末约15cm 处。反应过程中系统保持流量为lOOsccm的高纯出作载气，从室温开始加热到700 ~ 800C，保温1h，InAs、InP蒸汽随载气H2流动，在Si衬底上沉积下来生长成InAs、InP纳米结构。实验完成后，停止加热并持续通入高纯H2, 让反应管自然冷却到室温。

由于纳米线的生长主要取决于生长条件，如衬底及催化剂、温度、载气保护气及气流量、生长纳米线原材料等，且条件极为严格，因此花了大量时间来摸索其生长最佳条件。

(2)单根纳米线底栅场效应晶体管FET的主要制备工艺为：选择表面热氧化(厚度为300 nm的SiO2绝缘层)的P型硅片为基底，光刻后将基底切割成1cmX1cm大小，用丙酮冲洗，吹干；将制备好的InP纳米线均匀分散在具有300 nm厚SiO2层的基底上，丙酮冲洗并吹干；设计掩模板制作源漏电极；用涂胶机旋涂光刻胶MMA和PMMA 并烘干；对掩模板进行电子束曝光EBL (NPGS-JEOL6510)来定义源漏电极；显影液中显影30s，去除曝光部分；蒸镀金属膜Cr/Au作为金属电极；在丙酮中进行金属的剥离，形成以纳米线为通道两端金属接触的场效应晶体管结构。

以上制作工艺虽周期不长，但不同条件生长的纳米线均要制作成器件，不同批次的纳米线也要比较，重复性的工作较多，且还要比较背栅和顶栅的区别。因此实验较耗时，特别是曝光环节，可能常会因环境温度等因素出现没爆透问题，从而导致实验失败，总之，整个制作工艺要求都很严格。

(3)室温下利用半导体参数测试系统(Lake Shore TTPX Probe Station和Agile nt 4155C)测量了纳米线的电学输运性能。两个Cr/Au金属电极分别作为源漏极，氧化硅层作为栅介质层，背面的硅衬底作为栅极。

4.实验成果

采用化学气相沉积(CVD)方法在Si衬底上制备InP纳米线、InAs纳米线、InP与InAs五种不同配比的纳米线，利用半导体加工工艺均制作成基于纳米线的场效应晶体管，并测试了各自的电学性能。

目前已整理了部分实验结果，并已形成论文“基于单根InAs纳米线场效应晶体

管的制备及其电学性能的研究” 、“InP纳米线场效应晶体管的制备及其电学性能的研究”，前者已发表在中文核心期刊及EI核心期刊，后者已投稿。接下来，将继续整理实验前期的其他结果，如各种配比生长的纳米线所制作场效应晶体管的性能比较，如果实验

结果较好，文章将尽量投于国际相关核心期刊。

5.主要收获

非常感谢武汉大学物理学院及导师廖蕾教授提供先进的实验环境。访学期间，利用武汉大学优秀的教育及科研资源，听取了不少专家的学术讲座和报告，听了很多本专业名师的授课，也投入了紧张的科研实验中。科研上，查阅了大量文献资料、熟悉了实验制备方法、并开展了砷化铟及磷化铟纳米线场效应晶体管的研制工作，已经制备了相关纳米线器件，分析了相应的电学性能，并已形成论文，下一步将尝试砷化铟与磷化铟核壳结构纳米线器件及红外探测器的研制及性能研究。

在导师和博士研究生的指导帮助下，顺利完成了本次访学的研修计划。廖老师渊博的学识、严谨的治学态度以及求实创新的科学精神让我受益匪浅。通过一年的访学，不仅让自己在业务能力水平上，同时在综合素质上都有了实质性的提高，再次感谢学院和系部领导给我这样的访学机会，这将会让我收获良多。前期的工作也还存在很多不足之处，如对实验方法思考不够导致走了些弯路，实验过程中交流不够，要多请教、多思考。后面的科研要更加努力投入，争取能有更多的核心文章发表，更关键的是要不断提升自身的业务能力和科研能力。

郑定山

2014年9月11日