新型高性能半导体纳米线电子器件和量子器件
纳米材料在电子信息工程中的前沿研究与发展趋势
纳米材料在电子信息工程中的前沿研究与发展趋势近年来，纳米材料在电子信息工程中的应用得到了广泛关注和研究。
纳米材料具有独特的物理和化学特性，在电子器件制备、传感器技术、能源存储和转换等领域展示出了巨大的应用潜力。
本文将从纳米材料在半导体器件、柔性电子、光电器件和能源领域的研究与发展趋势进行探讨。
首先，纳米材料在半导体器件中的研究与应用已经取得了显著的进展。
纳米材料广泛应用于半导体量子点、量子线和量子阱等器件结构中，这些纳米结构的引入能够改善器件的电子传输性能，提高能带调控能力，并实现高效的光电转换。
此外，纳米线和纳米片等纳米材料在柔性电子学中的应用也日益成熟。
通过将纳米材料与可弯曲基底相结合，可以实现具有高导电性和高可靠性的柔性电子元件，这对于可穿戴设备、可卷曲屏幕和弯曲传感器等领域具有重要意义。
其次，纳米材料在光电器件中的研究也取得了重要进展。
量子点材料被广泛应用于光电转换器件中，其可调谐的能带结构和优异的光电转换效率使其成为太阳能电池和发光二极管等领域的理想候选材料。
此外，纳米复合材料的引入也为光电器件的高效能量传输和光学功能提供了新的途径。
例如，通过将纳米粒子或纳米线填充到聚合物基底中，可以实现光学波导和光学增强效应，从而提高传感器和光环境中的能量传输效率。
最后，纳米材料在能源领域中的研究也引起了广泛的兴趣。
纳米材料在能源存储和转换中具有独特的性能，可以提高电池和超级电容器的能量密度和循环寿命，促进储能技术的发展。
纳米颗粒和纳米结构的引入也能够优化光催化和光电化学过程，提高太阳能电池和水分解器等能源转换器件的光电转换效率。
此外，纳米材料在燃料电池、热电材料和储能材料等领域的研究也取得了显著的成果，为实现清洁能源和可持续发展提供了新的可能性。
综上所述，纳米材料在电子信息工程中的应用前景令人振奋。
通过将纳米材料与传统材料相结合，可以实现电子器件的高性能、柔性可靠性以及光电器件和能源转换器件的高效能量转换。
新型半导体材料有哪些
新型半导体材料有哪些
半导体材料在当今现代电子技术领域中起着举足轻重的作用。
随着科学技术的
不断发展，新型半导体材料也应运而生。
下面我们将介绍几种目前广受关注的新型半导体材料：
1. 石墨烯（Graphene）
石墨烯是一种新型的碳基材料，由单层碳原子的二维晶格构成。
它具有出色的
导电性和热导性，对于高频电子器件和柔性电子产品具有巨大的潜力。
石墨烯的发现引起了半导体领域的广泛关注。
2. 碳化硅（Silicon Carbide）
碳化硅是一种广泛应用于功率电子器件的半导体材料。
与传统硅材料相比，碳
化硅具有更高的耐高温性能、更高的耐辐射性能和更好的导热性能。
因此，碳化硅被认为是未来功率电子器件的理想材料之一。
3. 氮化镓（Gallium Nitride）
氮化镓是一种宽禁带半导体材料，具有优异的电子传输性能和较高的击穿电场
强度。
氮化镓被广泛应用于高亮度LED、高频功率放大器等领域，展现出巨大的
市场潜力。
4. 银纳米线（Silver Nanowires）
银纳米线是一种新型的导电材料，具有高导电性和柔性。
它可以被应用于柔性
显示器、智能穿戴设备等领域，为电子产品的设计和制造提供了新的可能性。
结语
新型半导体材料的涌现，为电子技术领域的发展带来了新的活力。
石墨烯、碳
化硅、氮化镓和银纳米线等材料的引入，将推动半导体器件的性能和功能不断提升，为人类创造更加便利和高效的生活方式。
让我们拭目以待，看新型半导体材料在未来的发展中将展现出怎样的潜力和价值。
新型半导体材料与器件的研究
新型半导体材料与器件的研究随着科技的飞速发展，新型半导体材料与器件的研究已经成为了一个热门话题。
这些新材料和器件的出现，为我们的生活带来了不少便利和创新。
本文就来介绍这些新型半导体材料与器件的研究，并分析它们的应用前景。
一、新型半导体材料的研究1. 碳化硅材料碳化硅是一种具有优良性能的半导体材料，与传统的硅材料相比，它具有更高的热稳定性、更高的耐高温性和速度更快的传输能力。
因此，碳化硅材料被广泛应用于电力、航空、汽车等领域。
2. 氮化镓材料氮化镓材料是一种新兴的半导体材料，它具有传统材料所不具备的优点，比如能更好地承载高频信号、提高功率密度和提高效率等。
多数面向高频应用的器件都使用氮化镓材料制造器件，如LDMOS、HEMT、PIN二极管等。
3. 磷化镓材料磷化镓是一种非常重要的半导体材料，它具有高电子迁移率、高击穿场强度和极低的线性失真率等显著优点。
因此，它被广泛应用于硅基微波射频中功率放大器、毫米波功率放大器、微波开关等应用。
二、新型半导体器件的研究1. 三极管三极管是一种三端器件，它具有放大电流的作用。
随着技术的不断进步，三极管性能也得到了提高。
当前，三极管不仅可以用于音频放大器，还广泛应用于照明、电源、通信等领域。
2. 功率半导体器件功率半导体器件是一类高电压、高电流功率数字和模拟电路中的关键器件。
其中，IGBT是目前应用最广泛的一种器件，它可以用于交流电源的变频控制，使得电源变为可控、可逆、无级调速的功率源。
此外，超级结二极管、肖特基二极管等新型功率器件的发展也受到越来越多的关注。
3. 光电器件光电器件是一类利用光电效应实现电能转换的器件，其中，光电池是一种核心器件。
光电池将太阳光转换为电能，广泛应用于太阳能光伏电源、自负载工业、农村无电地区供电等领域。
此外，光电晶体管也是一种新型的光电器件，它可以用于光通信、高速图像采集等领域。
三、新型材料和器件的应用前景随着人们对能源、环保、先进制造等领域的要求越来越高，新型半导体材料和器件的应用前景也越来越广阔。
量子材料在光电器件中的应用案例
量子材料在光电器件中的应用案例近年来，量子材料作为新兴材料的代表，受到了科学家们的广泛关注。
其具有特殊的电子结构和光学性质，使得它们在光电器件的应用领域具有巨大的潜力。
本文将重点介绍几个量子材料在光电器件中的应用案例。
首先，量子点是一种纳米级的半导体材料，它的粒径通常在1到10纳米范围内。
量子点的最大特点是它的带隙能够通过调节粒径的大小而发生变化。
这使得量子点在光电器件中有着广泛的应用。
其中一个典型的例子是在太阳能电池中的应用。
通过将量子点散布在电池的吸收层中，可以提高太阳能电池的吸收效率，从而提高其转换效率。
此外，由于量子点具有高光子捕获截面，还可以将量子点用作光敏材料，用于制作光电转换器件。
其次，石墨烯是一种由单层碳原子组成的二维薄片材料。
石墨烯的特殊电子结构使得它在光电器件中应用广泛。
典型的案例是在光电检测器件中的应用。
石墨烯具有极高的载流子迁移率和宽波长吸收范围，使得它可以作为高性能的光电探测器的敏感层。
此外，石墨烯还可以用于制作柔性显示器件。
将石墨烯与其他材料复合，可以制备出柔性的透明电极，从而实现柔性显示器的制作。
石墨烯在光电器件中的应用还在不断拓展，未来有望引发更多的技术突破。
另外，拓扑绝缘体是一种新型的量子材料，具有特殊的电子结构和自旋守恒的性质。
在光电器件中，拓扑绝缘体具有与常规半导体不同的导电特性，因此可以用于制作高效率的自旋电子器件。
一个典型的应用案例是自旋谷态激光器。
通过在拓扑绝缘体中引入电场或光场的调控, 可以在谷间室温下实现高度平面偏振的连续激光输出。
这是一种非常有潜力的器件，有望在信息传输和计算领域获得重大突破。
最后，量子级纳米线是一种具有优异的电子输运性能和量子限域效应的材料。
它在光电器件中有着广泛的应用。
一个典型的案例是量子级纳米线激光器。
由于量子级纳米线的高缺陷密度和强限域效应，可以实现低阈值和高增益的激光输出。
此外，量子级纳米线还可以用于制作高灵敏度的光电探测器和热电器件。
新型半导体材料与器件的研究与应用
新型半导体材料与器件的研究与应用近年来，随着新一代信息技术的发展，人们对半导体器件和材料的需求越来越高。
为了满足各种应用场景的需求，科学家们不断研究新型半导体材料和器件，并探寻其在不同领域的应用。
1、新型半导体材料在传统半导体材料的基础上，科学家们不断探索新的材料，以期改善器件的性能和使用寿命。
比如，近年来出现了许多新型半导体材料，如氮化镓、碳化硅等。
氮化镓是一种广泛应用于LED和射频电子器件中的半导体材料，其具有高压强度、高热导率和宽带隙等优点。
氮化镓LED是当前最先进和最实用的白光光源，可在照明、显示、医疗等领域得到广泛应用。
碳化硅作为一种新型半导体材料，其晶体结构稳定，电学性能优异，以及高温、高压和高功率下的性能稳定性等特点，使得其在功率半导体器件、射频电子器件、光电子器件等领域得到了广泛应用。
2、新型半导体器件除了研究新型半导体材料，科学家们还在研究各种新型半导体器件，以期满足不同领域的应用需求。
功率半导体器件是当前最重要的半导体器件之一，具有高功率密度、快速开关速度和可靠性高等特点。
在新能源、节能环保、生命科学等领域都有广泛的应用。
另外，射频半导体器件是当前最热门的半导体器件之一，其应用范围相当广泛。
除了用于通信和导航领域，还可以用于汽车、医疗、安全等领域。
由于射频半导体器件的特殊性质，其制造工艺比较复杂，研究人员需要在不断的改进制造工艺的同时提高器件的性能。
3、新型半导体材料与器件的应用新型半导体材料和器件具有更好的性能和更广泛的应用前景，目前在许多领域都得到了广泛应用。
在新能源领域中，光伏发电和储能是主要的应用方向。
新型半导体材料如氮化镓、氧化锌等可以应用于高效光伏发电，而新型半导体器件如功率半导体器件则可以应用于太阳能逆变器等核心部件。
此外，到目前为止，还没有一种高效、廉价、长寿命的电池出现，新型半导体材料和器件也可以应用到电池的研究中，以期产生更好的电池技术。
在人工智能领域，射频半导体器件的应用十分广泛。
新型半导体器件的研发与应用
新型半导体器件的研发与应用近些年来，随着人工智能、5G等科技的迅猛发展，新型半导体器件也变得越来越重要。
随着半导体产业的竞争日趋激烈，各国纷纷投入巨资，积极研发新型半导体器件。
本文将从研发现状、应用前景、及未来发展等几个方面，来探讨新型半导体器件的研发与应用。
一、研发现状半导体器件的研发一般涉及到多个领域，例如材料、制造工艺、器件设计、测试等。
目前，主要有以下几种新型半导体器件:1. 全硅基集成电路：是一种所谓的三维集成电路，在垂直方向上，利用硅基多层薄膜技术实现了不同功能器件的集成。
2. 大气压等离子体晶体管：通过晶体管的温控制，实现了大气压下的稳定功率输出。
3. 垂直场效应晶体管：通过在垂直方向上控制场效应晶体管的电子透射性质，实现了高性能的开关器件。
此外，还有基于新型材料的半导体器件，比如碳化硅（SiC）器件和氮化镓（GaN）器件。
这些新型半导体器件主要的优点如下：1. 功耗更低：新型半导体器件一般都使用更低的电压、更小的电流和更高的频率。
2. 可靠性更高：新材料和设计方案，具有较高的抗辐射、抗高压、抗高温、抗击穿和抗电子迁移等方面的性能。
3. 尺寸更小：通过全硅基集成电路等技术，可以实现更高的集成度和更小的器件尺寸。
目前，新型半导体器件的研发主要集中在欧美和亚洲地区，特别是东亚国家，如中国、日本、韩国等，这些国家纷纷投入巨资，培养了一批高素质的研究团队，并获得了一些重要的突破。
二、应用前景新型半导体器件对很多行业的未来发展有着非常重要的影响。
以下是一些应用领域：1. 汽车电子：随着电动汽车的快速普及，大量IGBT和IGBT模块、碳化硅MOSFET等器件也将有着广阔的应用前景。
2. 工业自动化：新一代开关电源、大规模功率集成电路、以及机器人等方面的应用。
3. 5G通信：对于高频的信号处理和传输，广泛采用氮化镓相关器件。
4. 光电子器件：以近红外激光器、光电探测器、与量子点等器件为代表的光电子器件，在生物、医疗、工业等方面发挥了重要的作用。
微电子技术的新进展及其应用前景
微电子技术的新进展及其应用前景随着科技的不断发展，微电子技术也在不断创新和发展。
从最初的集成电路到现在的微型芯片，微电子技术在电子产品中扮演着越来越重要的角色。
在这篇文章中，我们将探讨微电子技术的新进展以及它的应用前景。
一、新进展微电子技术的兴起，主要归功于半导体技术的进步。
当前，新的微电子技术主要以两种形式出现：一种是利用先进的材料和工艺制造芯片，如超级晶体管技术(SET)、纳米线阵列和全息存储器；另一种是利用新的器件结构和结汇设计，实现不同的电路功能，如钙钛矿材料太阳能电池和柔性传感器等。
例如，硅基光调制器和光纤收发器在高速通讯中扮演着重要角色。
为了提高其性能，目前已经研制了基于硅之外的新型光学材料。
例如，硒化铟(InSe)这种用来制造透明的2D(二维)材料，可以用来制造高品质的硅基微处理器的基材，从而提高其性能。
此外，纳米线光子晶体可以实现大规模的量子通信和量子计算。
有了这些新型材料，微电子器件的内部结构也将得到全面升级。
还有一种新进展是机器学习和人工智能的崛起，这为微电子技术带来了新的机遇。
例如，通过在芯片上集成神经网络，可以实现深度学习，从而实现更快的图像识别、语音识别和自然语言处理等。
二、应用前景微电子技术在日常生活中广泛应用，如智能手机、平板电脑、计算机和各种电子设备等。
未来，随着技术的不断发展和应用的不断扩大，微电子技术将在各个领域展现更大的应用前景。
1.无人驾驶随着人工智能的发展，未来的汽车将会变得越来越智能化。
通过集成微电子器件，以及使用传感器和高分辨率相机等技术，汽车可以实现自主导航、自动泊车和自适应巡航等功能。
2.医学设备微电子技术还可以被应用在医疗领域，例如制造人工器官和体内传感器等。
这些微电子器件可以监测人体内的各种指标，如心率、呼吸和血压等。
此外，微电子技术还可以用于制造仿生肢体，为残障人士带来更为舒适和自由的生活。
3.智能家居智能家居需要微电子器件来实现自动化和可编程的功能。
新型纳米材料在光电领域的应用研究
新型纳米材料在光电领域的应用研究第一章：引言随着科技的发展和进步，人们开始了解并探索新材料所带来的广泛应用前景，尤其是纳米材料。
纳米材料具有其天然的特性，如高比表面积、新型物理化学特性和多样化的应用。
基于这些原因，纳米材料正逐渐成为了材料科学研究和工业制造领域的前沿技术之一。
在纳米技术的快速发展中，新型纳米材料在光电领域的应用研究更是备受关注，本文的研究方向也将围绕这一方面展开。
第二章：光电器件的性能要求和应用光电器件的性能要求和应用包括光电转换效率、光电流和响应时间等。
在高性能集成电路和智能电子产品中将使用光电器件，这些产品的应用领域包括在自动驾驶和机器人等领域。
光电器件有多种类型，常见的有太阳能电池、固态激光器和夜视摄像头。
第三章：纳米材料在光电器件中的应用研究纳米材料在光电器件中的应用研究主要通过改变材料的性质，以提高光电器件的性能。
这些纳米材料包括半导体量子点、纳米线、纳米膜、纳米结构和纳米线阵列。
这些材料的特性包括高导电性、高透明性和较大的界面面积，因此在光电器件中得到广泛应用。
第四章：纳米材料在太阳能电池中的应用研究纳米材料在太阳能电池中的应用研究主要包括通过改变太阳能电池内纳米材料的形状、大小和结构来提高光电转换效率和光电流。
近年来，半导体量子点已成为太阳能电池的重要材料之一，其主要原因是半导体量子点比传统材料具有更高的能量转化效率，并且可以更好地匹配光谱带宽。
第五章：纳米材料在固态激光器中的应用研究固态激光器是一种废气净化、遥感、无损检测等领域应用广泛的光电设备。
纳米材料在固态激光器中的应用主要包括通过使光学效应变得更强而提高激光器的输出功率、效率和波长选取性。
纳米材料的这些功能可以通过控制盖板厚度、粗糙度、粒度和分散度等方面来实现。
第六章：结论总之，本文讨论了新型纳米材料在光电领域的应用研究。
特别是在太阳能电池和固态激光器中的应用研究，将纳米材料的物理/化学性质与光电器件的性能相结合，大大提高了光电器件的性能。
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项目名称：新型高性能半导体纳米线电子器件和量子器件首席科学家：徐洪起北京大学起止年限：2012.1至2016.8依托部门：教育部中国科学院一、关键科学问题及研究内容国际半导体技术路线图（ITRS）中明确指出研制可控生长半导体纳米线及其高性能器件是当代半导体工业及其在纳米CMOS和后CMOS时代的一个具有挑战性的科学任务。
本项目将针对这一科学挑战着力解决如下关键科学问题：（1）与当代CMOS工艺兼容、用于新型高性能可集成的纳电子器件的半导体纳米线阵列的生长机制和可控制备；（2）可集成的超高速半导体纳米线电子器件的工作原理、结构设计及器件中的表面和界面的调控；（3）新型高性能半导体纳米线量子电子器件的工作模式、功能设计和模拟、载流子的基本运动规律。
根据这些关键科学问题，本项目包括如下主要研究内容：(一)新型半导体纳米线及其阵列的可控生长和结构性能表征在本项目中我们将采用可控生长的方法来生长制备高品质的InAs、InSb 和GaSb纳米线及其异质结纳米线和这些纳米线的阵列。
生长纳米线的一个重要环节是选取衬底，我们将研究在InAs衬底上生长高品质的InAs纳米线，特别是要研究在大晶格失配的Si衬底上生长InAs纳米线的技术。
采用Si衬底将大大降低生长成本并为与当代CMOS工艺的兼容、集成创造条件。
关于InSb和GaSb纳米线的制备，人们还没有找到可直接生长高品质InSb和GaSb纳米线的衬底。
我们将研究以InAs纳米线为InSb和GaSb纳米线生长凝结核的两阶段和多阶段换源生长工艺，探索建立生长高品质InSb和GaSb纳米线及其InAs、InSb和GaSb异质结纳米线的工艺技术。
本项目推荐首席徐洪起教授领导的小组采用MOCVD 技术已初步证明这种技术路线可行。
我们将进一步发展、优化InSb和GaSb纳米线的MOCVD生长工艺技术，并努力探索出用CVD和MBE生长InSb和GaSb纳米线的生长技术。
CVD是一种低成本、灵活性高的纳米线生长技术，可用来探索生长大量、多样的InSb、InAs和GaSb纳米线及其异质结，可为项目前期的纳米器件制作技术的发展提供丰富的纳米线材料，也可为MOCVD技术路线的发展提供技术参考。
MBE生长技术虽然成本高，但可提供高品质的纳米线结构，特别是可提供具有单原子层精度的异质结纳米线结构，是本项目研究高性能纳米线电子器件的工作原理和性能极限不可或缺的材料。
实际上以InAs纳米线为凝结核生长出的InSb纳米线和GaSb纳米线结构是一些新型的InAs/InSb、InAs/InSb/GaSb、InAs/GaSb等异质结纳米线结构，是研制新型高性能电子器件的全新纳米材料系统。
我们还将研究纳米线阵列的可控制备技术。
作为器件材料基础的半导体纳米线，其性能是决定器件品质的关键因素之一。
优化纳米线的制备工艺、研究其结构和性能的关系对制备高性能纳米线电子器件至关重要。
除了传统的结构分析手段，本项目还将利用和发展以电子显微镜为基础的纳米结构的原位表征技术，研究纳米线的结构及其成份分布，利用电子能量损失谱和各种光学测量（如光致发光光谱，X 射线荧光光谱）方法研究纳米线的电子结构，研究纳米线的晶体结构与电子能谱结构之间的关系；通过结合微加工技术和性能测量手段，获得纳米线的制备条件、结构、电学特性的关系，优化可控的纳米线生长工艺，为制备高性能器件提供基础。
（二）立式环栅超高频半导体纳米线器件的研制本项目将研究采用InSb、InAs和GaSb纳米线及其异质结构制作立式环栅纳米线场效应晶体管和类CMOS器件及其工作原理。
立式环栅器件结构不仅可以实现很好的栅控，而且为高密度立体集成以及与CMOS线路兼容的全三维空间集成提供了可能。
但是，立式环栅工艺复杂，国际上也只有极少数几个研究组制备成功了。
另一方面，要实现高性能器件，还有很多材料、物理和化学方面的科学难题需要解决。
例如，由于表面散射等原因，目前实验测得的InAs纳米线的电子迁移率常远远低于理论值3300cm2/Vs。
我们将通过本项目集中攻克立式环栅纳米线器件的制作技术难题，制作出纳米线立式环栅器件。
针对这个目标,我们将集中力量研究以下内容：利用电子束曝光或纳米压印技术确定纳米线的生长位置与用MOCVD或MBE方法制备纳米线阵列的工艺兼容性问题；利用原子层沉积(ALD)技术生长的高K介质层的介电性质、缺陷特性及其对整个器件性能的影响；高K介质与纳米线的界面性质对器件性能的影响，界面性质改善的机理和实现方法；源、漏电极与纳米线接触的可控制备、性质和对器件性能的影响规律；源、漏、栅电极结构的设计，如材料种类、面积、形状、上下排列间距和重叠方式等，引起的各种寄生电容、串并联电阻等对器件性能的影响；立式环栅纳米线器件的制备中涉及到的多次定位、光刻、刻蚀和镀膜等十余步工艺的兼容性、精确对准、重复性和可靠性也是本项目需要解决的技术难题。
（三）新型半导体纳米线量子电子器件的研制我们还将采用InAs、InSb和GaSb纳米线以及它们的异质结纳米线结构探索研制一些基于量子原理的新型高性能半导体纳米线电子器件。
我们将着重研究亚阈值摆幅能突破硅基CMOS极限的纳米线量子隧穿场效应晶体管和超低功耗超导电流场效应晶体管及其它相关量子电子器件。
我们将在本项目的先期阶段以研究单一的纳米线量子电子器件为主，后期将研究采用立式环栅技术制作可进行后期集成的新型量子器件。
下面是我们将研制的几种新型半导体纳米线量子电子器件。
（1）半导体纳米线量子隧穿二极管。
自组织生长的InAs纳米线是本征n 型半导体，而GaSb是本征p型半导体，因此InAs/GaSb异质结纳米线将是一种自组织生长得到无需掺杂的高质量p-n结纳米线结构。
在本项目中，我们将采用InAs和GaSb异质结纳米线这种优越而独特的结构来制作不需掺杂的高性能量子隧穿二极管器件，克服传统p-n结中掺杂界面难以控制的困难。
我们将通过生长条件不断优化，大幅提高InAs/GaSb 纳米线量子隧穿二极管的峰值电流和峰值与谷值电流的比值，使所制作的器件在射频区域性能优异，从而可作为基本元件集成到振荡信号电路中。
（2）半导体纳米线量子隧穿场效应晶体管（T-FET）。
我们将在本项目中采用半导体异质结纳米线提供的优良结构特点和电学性能来设计制作半导体纳米线T-FET。
我们将采用InAs/GaSb异质结纳米线来制作基本的量子隧穿二极管，然后再在p-n结周围采用环栅或侧栅技术来实现场效应的操作。
T-FET既能实现负微分电阻，又能对器件的峰值电流和阈值电压进行有效调控，使器件的功能优异而又多元化。
（3）双栅p-n结量子隧穿二极管。
在InAs或InSb纳米线上并排制作出分立的两个栅极，并通过栅控使一段纳米线是n型导电而另一段是p型导电，从而在它的中间形成一个p-n结。
这是另一个完全不需要通过掺杂实现的p-n结二极管。
我们还可以通过调节栅控的位置和施加的栅压以及源漏偏压来控制p-n结的厚度，并通过这种控制制作出量子隧穿结二极管。
通过调节栅压可以调节峰值电流及峰值与峰谷电流的比值等表征量子隧穿结负微分电阻I-V特性的参数。
不需要掺杂的特点必将使器件的性能极其优越，从而满足高频电路对于高性能振荡元件的需要。
（4）超导电流场效应晶体管（S-FET）。
InAs，InSb和GaSb纳米线材料的另外一个突出优点是极易与不同材料结合制成高性能复合电子与光电子器件。
我们将探索用超导材料做接触电极，从而制成超导电流场效应晶体管。
这种器件采用超导体临近效应原理，使纳米线在与超导体结合时呈现超导特性。
因此，电流流过纳米线时无压降，但电流强度可用栅控调制。
这是一种极低能耗的场效应晶体管，可实现超大规模集成，在一些特殊、关键领域有重要应用前景。
（四）半导体纳米线的结构及其器件设计和理论分析。
半导体InAs、InSb和GaSb纳米线及其异质结构是近几年来迅猛发展起来的结构新颖、性能优异的纳米材料。
在基于新结构、新原理的高性能纳电子器件中有广阔的应用前景。
但是目前人们对这些纳米线的晶格结构、能带结构、电学性质，以及器件的性能和工作原理等方面的理解仍然十分粗浅，在器件的设计、性能的优化、模型的建立以及器件的集成等方面的理论工作仍然十分缺乏。
本项目将与实验相结合通过理论分析与数值计算，努力揭示这些纳米线的基本物理特性和器件的工作原理和性能，为新型高性能半导体纳米线的电子器件的设计、制作、测量等奠定厚实的理论基础。
具体将通过对InAs、InSb和GaSb纳米线及其异质结的晶格结构分析和相关理论计算来确定这些纳米材料的能谱结构，特别是wurtzite结构的纳米线的能谱结构和异质结构的能谱结构，并研究新型量子器件的性能及工作原理。
将通过严格的理论分析与计算揭示载流子在材料和器件中的输运过程和散射机制。
另一方面，通过建立器件模型和等效电路等探索研究器件的性能特点和集成性。
并利用器件模型指导器件的设计、评估器件的性能、提取器件的工作参数等，为器件的集成和性能的充分优化提供理论依据。
二、预期目标总体目标：本项目针对未来信息技术及相关产业和国防高技术产业对新一代高性能电子器件的明确需求，围绕国际半导体技术路线图提出的未来半导体技术发展所面临的关键科学问题，从新材料、新结构、新器件原理和模型等基础层面进行创新研究。
我们的总体目标是发展新型可集成的超高速半导体纳米线电子器件和一系列新型高性能半导体纳米线量子电子器件，使我国在先进半导体纳米器件领域拥有关键核心技术和自主知识产权，为我国高端电子和信息产业的可持续发展奠定技术基础并培养高水平人才，增强我国在高科技领域的原创能力和国际竞争力。
五年预期目标：本项目的五年预期目标主要是解决与当代CMOS工艺兼容的、可集成的、超高速、新型高性能半导体纳米线器件的关键科学问题和技术问题，开发具有自主知识产权的核心技术。
具体包括：（1）在与当代CMOS工艺兼容的硅衬底上定位生长出高品质的InAs、InSb 和GaSb纳米线及其异质结构。
制备出垂直生长的纳米线阵列。
认识纳米线的生长机制，掌握相关制备技术。
（2）掌握环栅半导体纳米线器件的制作技术，认识超高速纳米器件的工作原理和性能影响机制，制作出截止频率在THz的立式环栅半导体纳米线场效应晶体管等高性能、可集成的半导体纳米线器件。
（3）研制出亚阈值摆幅小于硅CMOS理论极限（60 mV/decade）的隧穿场效应晶体管和超低功耗的超导电流场效应晶体管。
认识相关的器件工作原理和物理机制。
（4）建立高性能半导体纳米线器件模型和模拟软件，建立半导体纳米线及其异质结构的晶格结构和能谱结构的计算方法和程序，认识纳米线结构中的载流子散射机制和量子输运过程、器件工作原理，提供器件的极限工作性能参数和器件性能优化方案。