通过在锗（Ge）基底上采用分子束外延技术，实现高质量平面内InAs纳米线及其网络的选择性生长

《Science China-Materials》：Selective area growth of high-quality in-plane InAs nanowires and nanowire networks by molecular-beam epitaxy on Ge substrates

平面InAs纳米线及网络通过金属衬底辅助双源铟生长法在硅基板上实现，优化As束等效压力抑制了结点过度生长，获得表面光滑、长度超60μm的高质量单晶结构，为InAs/超导体杂交器件奠定基础。

　　

摘要

由于具有较小的电子有效质量、窄带隙、高电子迁移率、强的自旋-轨道耦合以及较大的朗德g因子，InAs纳米线及其网络在电子学、光电子学和量子计算领域受到了广泛关注。迄今为止，InAs纳米线及其网络主要在III-V族衬底上生长。然而，很少有研究展示在兼容CMOS的IV族Si或Ge衬底上选择性生长InAs纳米线及其网络的方法。在这项工作中，我们首先采用传统的选择性外延技术在Ge（111）衬底上通过分子束外延法生长了InAs纳米结构。然而，这种方法无法同时实现良好的选择性和连续性。为克服这一限制，我们引入了一种采用金属种子、单铟源的两步生长方法，该方法既能保证选择性和连续性，但生成的纳米线表面粗糙且长度有限（<10 μm）。随后，我们提出了一种改进的采用金属种子、双铟源的两步生长方法，成功制备出了表面光滑、长度超过60 μm的InAs纳米线及其网络。此外，通过优化砷束的等效压力，有效抑制了网络接头处的过度生长，从而得到了均匀的纳米线网络。高分辨率透射电子显微镜和拉曼光谱证实了这些纳米线及其网络具有高质量的单晶特性和纯闪锌矿结构。这项工作为制备高质量的InAs/超导体混合纳米线及其网络奠定了基础。