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高义华教授团队在晶体结构转变领域取得进展
发布时间:2018-10-22

920日,纳米学权威期刊《纳米快报》(Nano Letters)在线发表了我院高义华教授团队题为《原子尺度、原位TEM研究InAs纳米线晶体结构的转变》(In Situ TEM Observation of Crystal Structure Transformation in InAs Nanowires on Atomic Scale)的研究论文,报道了在透射电子显微镜中原位加热纳米线,实时观察纳米线晶体结构的转变过程,并直观解释纳米线晶体结构转变的微观机制。我院张智副教授为论文第一作者,高义华教授和昆士兰大学的邹进教授为论文共同通讯作者。



砷化铟(InAs)是III-V族半导体材料中一种重要的窄直接带隙半导体,具有高电子迁移率、低有效质量、大激子波尔半径、易形成欧姆接触等优良特征。InAs纳米线集成了其体材料和低维纳米材料的特点,是制备单电子晶体管,共振隧穿二极管以及弹道运输晶体管的理想材料。尽管InAs块材的稳定晶体结构是具有立方密堆积的闪锌矿结构(ZB),InAs纳米线却经常以纤锌矿结构(WZ)呈现。不同晶体结构的纳米线表现出不同的电学、光学等性能。为了更好地实现InAs纳米线的优异性能,对InAs纳米线不同晶体结构的生长机理以及晶体结构可控生长的研究显得尤为重要。


然而,目前对于纳米线以及低维材料的生长过程和生长机理的研究,一般只能根据生长条件和生长结束后的末态来推测生长过程和机理。这种传统的研究方法不够直观和准确。透射电子显微镜空间分辨率和时间分辨率的进步使得在原子尺度上直接原位观察低维纳米材料的生长过程和动力学行为成为可能。该研究通过在具有球差校正的透射电子显微镜中原位加热具有WZ结构的InAs纳米线,准确观察到了纳米线由WZ结构转变为ZB结构的动态过程,并据此阐述了产生ZB结构的生长条件和微观机制。这些直观的证据为制备ZB结构的III-V族材料提供了可靠的理论指导。


张智副教授于2017年加盟我院,此前他曾在澳大利亚昆士兰大学、香港理工大学从事博士后研究,研究主要集中在纳米材料结构表征与分析及原位透射电子显微研究等领域。


该工作得到了国家自然科学基金等项目的支持。论文链接:

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.8b03231


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