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Single-crystal metallic nanowires and metal/semiconductor nanowire heterostructures

机译：单晶金属纳米线和金属/半导体纳米线异质结构

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Substantial effort has been placed on developing semiconducting carbon nanotubes(1-3) and nanowires(4) as building blocks for electronic devices-such as field-effect transistors-that could replace conventional silicon transistors in hybrid electronics or lead to stand-alone nanosystems(4,5). Attaching electric contacts to individual devices is a first step towards integration, and this step has been addressed using lithographically defined metal electrodes(1-4,6-8). Yet, these metal contacts define a size scale that is much larger than the nanometre-scale building blocks, thus limiting many potential advantages. Here we report an integrated contact and interconnection solution that overcomes this size constraint through selective transformation of silicon nanowires into metallic nickel silicide (NiSi) nanowires. Electrical measurements show that the single crystal nickel silicide nanowires have ideal resistivities of about 10 muOmega cm and remarkably high failure-current densities, > 10(8) A cm(-2). In addition, we demonstrate the fabrication of nickel silicide/silicon (NiSi/Si) nanowire heterostructures with atomically sharp metal-semiconductor interfaces. We produce field-effect transistors based on those heterostructures in which the source-drain contacts are defined by the metallic NiSi nanowire regions. Our approach is fully compatible with conventional planar silicon electronics and extendable to the 10-nm scale using a crossed-nanowire architecture.
机译：作为开发电子组件（如场效应晶体管）的基础材料，人们已经在大力开发半导体碳纳米管（1-3）和纳米线（4），这些电子器件可以代替混合电子器件中的常规硅晶体管或形成独立的纳米系统。 （4,5）。将电触点连接到单个设备是集成的第一步，并且已经使用光刻定义的金属电极（1-4,6-8）解决了这一步骤。然而，这些金属触点所定义的尺寸尺度远大于纳米尺度的构造块，因此限制了许多潜在的优势。在这里，我们报告了一种集成的接触和互连解决方案，该解决方案通过将硅纳米线选择性转化为金属硅化镍（NiSi）纳米线，克服了尺寸限制。电学测量表明，单晶硅化镍纳米线具有理想的电阻率，约为10μOmegacm，并且故障电流密度非常高，大于10（8）A cm（-2）。此外，我们演示了具有原子尖锐的金属-半导体界面的硅化镍/硅（NiSi / Si）纳米线异质结构的制造。我们基于那些异质结构生产场效应晶体管，其中源极-漏极接触由金属NiSi纳米线区域定义。我们的方法与传统的平面硅电子产品完全兼容，并且可以使用交叉纳米线架构扩展到10 nm规模。

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