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Investigation of charge carrier depletion in freestanding nanowires by a multi-probe scanning tunneling microscope

Nano Research 2018年第11期11卷 5924-5934页

作者： Andreas Nagelein Matthias Steidl Stefan Korte bert voigtlande Wemer Prost Peter Kleinschmidt Thomas Hannappel Technische Universitat Ilmenau Institut for Physik 98693 llmenau Germany Peter Grunberg Institut (PGI-3 ) Forschungszentrum.julich 52425 Julich Germany JARA-Fundamentals of Future Information Technology Forschungszentrum Julich 52425 Julich Germany University of Duisburg-Essen Solid State Electronics Department 47057 Duisburg Germany

Profiling of the electrical properties of nanowires (NWs) and NW heterocontacts with high spatial resolution is a challenge for any application and advanced NW device development. For appropriate NW analysis, we have established a four-point prober, which is combined in vacuo with a state-of-the-art vapor-liquid-solid preparation, enabling contamination-free NW characterization with high spatial resolution. With this ultrahigh-vacuum-based multi-tip scanning tunneling microscopy (MT-STM), we obtained the resistance and doping profiles of freestanding NWs, along with surface-sensitive information. Our in-system 4-probe STM approach decreased the detection limit for low dopant concentrations to the depleted case in upright standing NWs, while increasing the spatial resolution and considering radial depletion regions, which may originate from surface changes. Accordingly, the surface potential of oxide-free GaAs NW {112} facets has been estimated to be lower than 20 mV, indicating a NW surface with very low surface state density.

关键词： multi-tip scanning tunneling microscopy (MT-STM) electrical characterization nanowires charge carrier depletion oxidation

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