最近对III-V半导体纳米线（NWs）的研究揭示了周期性闪锌矿孪晶（称为孪晶超晶格，TSLs），通常是由高杂质掺杂浓度引起的。有鉴于此，麦克马斯特大学Ray R. LaPierre等人在分子束外延生长的GaAs纳米线中，采用自辅助（含Ga液滴）汽-液-固相过程（VLS），研究了孪晶超晶格的纳米线形貌、晶体结构和杂质掺杂剂浓度（Te和Be）之间的关系。

本文要点：

1）相对于垂直面，掺杂剂在NW侧壁上的积累预计会降低(111)A和(111)B侧切的表面能，这使得TSLs的形成更具有能量上的优势。其中，表面能的变化是通过实验观察到Ga液滴接触角的减小来反映的。

2）接触角越小（或掺杂剂浓度越高），TSL的周期越长，并且其与NW半径成正比。这正好解释了在富Ga条件下生长的倒锥形NW中TSL周期的增加。实验结果显示，掺杂剂不会在液滴中积累，因为它们的掺入是通过NW侧面来实现的，而不是通过液滴。随着掺杂剂浓度的增加，液滴接触角逐渐而系统地减小，这支持了TSLs仅仅由VLS表面热力学而不是生长动力学控制的观点。

总而言之，这项工作能够完全基于表面能量学来解释Te掺杂和Be掺杂VLS砷化镓NWs中孪晶超晶格的形成机理。

Nebile Isik Goktas, et al. Formation Mechanism of Twinning Superlattices in Doped GaAs Nanowires. Nano Lett. 2020.

DOI: 10.1021/acs.nanolett.0c00240

https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.0c00240