近年來，半導(dǎo)體納米線因?yàn)槠錅?zhǔn)一維的結(jié)構(gòu)特征，在能源、生物、微電子、微機(jī)械等眾多領(lǐng)域受到廣泛的關(guān)注。特別是以納米線作為功能材料的光電器件，如光電探測器、太陽能電池等已經(jīng)展現(xiàn)出一定的優(yōu)勢。在光電轉(zhuǎn)換的核心要素中，納米線由于陷光效應(yīng)可以在低占空比條件下實(shí)現(xiàn)高效光吸收，而其中的電子（空穴）遷移率等也逐漸接近甚至高于相應(yīng)體材料的最佳值；相對而言，載流子壽命尤其是少子壽命已經(jīng)成為限制納米線光電器件性能進(jìn)一步提升的關(guān)鍵參數(shù)。與此同時，功能性的n型或p型摻雜是實(shí)現(xiàn)納米線電子、光電效能的基本條件之一，但受這類材料高比-表面積的影響，摻雜可能偏離預(yù)期的電子學(xué)目標(biāo)，因此這方面微觀機(jī)制的澄清將有益于納米線走向?qū)嶋H應(yīng)用。

　　中科院上海技術(shù)物理研究所紅外物理國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室博士研究生夏輝等在合作導(dǎo)師的指導(dǎo)下，使用聚合物包裹的砷化鎵（GaAs）納米線，并利用基于導(dǎo)電原子力顯微術(shù)的納米光電子學(xué)研究平臺，實(shí)現(xiàn)了對單根外延納米線的測量。該實(shí)驗(yàn)方案相對于常用的單納米線器件測量方法，避免了光刻、離子束觀測等器件制作工藝對半導(dǎo)體納米線的損傷，因而更利于考察原生納米線的本征性質(zhì)。

　　區(qū)別于常規(guī)薄膜和體材料，他們在GaAs納米線中觀察到了因n型摻雜帶來的奇異線性光電流現(xiàn)象。研究人員通過建立考慮納米線結(jié)構(gòu)特征的數(shù)值模型，復(fù)現(xiàn)了不同摻雜條件下單納米線的光電流-偏壓曲線，并從中提取了單納米線的少子（空穴）壽命。進(jìn)一步的比較分析發(fā)現(xiàn)，由于表面電子態(tài)的大量存在，在相當(dāng)濃度的摻雜條件下（n=-3），n型雜質(zhì)釋放的電子可能傾向于占據(jù)表面態(tài)，從而成為光生空穴的復(fù)合通道。

　　這一機(jī)制澄清了半導(dǎo)體納米線中少子壽命顯著低于薄膜材料體系的微觀起源，并有助于納米線表面特性的控制和摻雜納米線光電性能的優(yōu)化應(yīng)用。

　　該項(xiàng)工作得到了973項(xiàng)目、國家自然科學(xué)基金、中國科學(xué)院國際合作團(tuán)隊(duì)計劃的資助。相關(guān)論文發(fā)表在最近一期的ACS Nano上(6卷，6005-6013) 。