半导体纳米线（NWs）因其在纳米电子器件中作为构建模块的卓越性能而受到广泛关注。具有相对较小的带隙和高电子迁移率的 InAs 纳米线被认为对于高性能电子器件非常有趣。显然，如果这些纳米线要被使用，它们需要具有高稳定性。纳米线的电学特性大多通过自上而下的方法制作金属接触来实现，有时也通过原位透射电子显微镜（TEM）在纳米线的一侧使用扫描隧道显微镜（STM）尖端进行接触。对于高电流引起的击穿起始，已报告了几种机制：由于加热导致的成分变化或分解，以及电迁移。使用 STM 尖端与纳米线一侧接触进行电学测量的一个限制是，与纳米线的电接触质量未知且通常不是欧姆接触。这可能导致 I-V 特性的错误值以及纳米线在该接触点附近的强烈加热。

在本研究中，作者报告了使用自制的原位 TEM 支架和具有良好欧姆接触的纳米线与电极之间的样品，对锥形 InAs 纳米线的电学性质以及击穿进行了原位 TEM 研究。对于直径大于 120 纳米的纳米线，其电阻率是恒定的，约为 10^-2 Ω·cm。发现击穿是由电场和焦耳热的联合效应引起的。

• 驱动力：InAs 半导体 NWs 在高性能电子器件中的潜在应用

• 在 InAs NWs 上制造低欧姆触点

• 描述不含实验伪影的 InAs NWs 的电学特性

• 实时观察 NW 击穿的同时发生的电学特性

• 使用扫描隧道显微镜进行接触电测量的局限性导致：

• a．I – V 数值错误

• b. NW 的强加热

• 击穿起始位置的高分辨率成像

• 型号：FEI Titan ST

• 型号：DENSsolutions Lightning D9+ 原位热电样品杆

• ST 芯片

• 氮化硅膜与 5nm 的 Cr 层粘合

• 窗口：通孔，尺寸：1.5μm × 5μm

• 电极：金，厚度：95nm，宽度：1μm

• 间距：4μm

• 非原位纳米机械手将纳米线转移到原位芯片上

• Pt 沉积在纳米线和电极的连接处

• 电压：达到-1V

• 变化速率：1mV/s

• 温度：500℃

• 加速电压：300 KV

• HAADF-STEM，EDX，HRTEM

在当前的例子中，通过原位加电 TEM，观察到 InAs NWs 的击穿过程，同时记录了 I-V 曲线图（图1）。从图2 (d) - (k)可以清楚地观察到，NW 的中间部分没有发生击穿，这可以直接地推测出，由于两侧的两个相同的电极和焦耳加热，NW 应该是中心最热的。相反，击穿发生在离阴极更近的地方。在击穿之前，球状颗粒出现在阳极侧附近，其大小和数量都在增长(图2 （j) - (k)）。通过 EDX 显示，这些颗粒为铟聚集位置（图3 (b)），而破碎区域为砷聚集位置（图3 (c)）。因此，可以推测出击穿机理是基于 In 的电迁移而导致阴极侧 NW 断裂。

研究表明，利用基于 MEMS 的纳米芯片进行电学实验，可以避免由于焦耳加热而引起的 NWs 高温加热现象。同时 TEM 成像和电学测试表明，随着电流的增加，NW 在阴极侧发生击穿。同时提出了电迁移机制和击穿过程的焦耳加热。

本研究展示了原位偏压 TEM 技术在监测半导体纳米线电学性质动态变化方面的应用潜力。通过实时观察和 I-V 测量，可以更深入地理解纳米线的击穿机制，为高性能电子设备的设计和制造提供重要信息。

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Zhang, Chao, et al. “In situ electrical characterization of tapered InAs nanowires in a transmission electron microscope with ohmic contacts.” Nanotechnology 26.15, 15570 (2015)