專利名稱：：生長半導體納米線的方法
技術領域：
：本發明一般地涉及亞-微電子半導體器件，并且特別涉及納米級的半導體制品，例如，被摻雜以提供η型和ρ型導電性的納米線，這類制品的生長以及布置這類制品來制造器件。
背景技術：
：小尺度電子技術在很大程度上依賴于各種材料的摻雜。將半導體材料摻雜形成用于制造諸如場效應晶體管、雙極型晶體管、互補反相器、隧道二極管等等各種器件的η型和P型半導體區域是公知的。典型的達到最新技術發展水平的半導體制造設備需要相對高的成本，并要求超凈間以及使用例如氟化氫的有毒化學品。雖然半導體和微制造技術得到了很好的發展，但還存在著對改進，最好是包含更小尺度，對環境友好的低成本的制造的持續需求。
發明內容在一個實施方案中，提供了包含至少一部分具有小于500納米的最小寬度的自支撐(free-standing)體摻雜半導體。在該實施方案的另一個方面，該半導體包括包含第一半導體的內核；以及包含不同于該第一半導體的材料的外殼。在該實施方案的另一個方面，該半導體是拉長的。在這個方面的多種不同可選的特征(feature)中，在沿著該半導體的縱剖面的任意點上，剖面長度和最大寬度的比值大于41，或大于101，或大于1001，或甚至大于10001。在該實施方案的多個不同方面，至少該半導體的一部分具有小于200納米、或小于150納米、或小于100納米、或小于80納米、或小于70納米、或小于60納米、或小于40納米、或小于20納米、或小于10納米、或者甚至小于5納米的最小寬度。在該實施方案的多個不同方面，該半導體包含選自由Si、Ge、Sn、Se、Te、B，金剛石、P,B-C,B-P(BP6)、B-Si、Si-C、Si-Ge、Si-Sn和Ge_Sn、SiC、BN/BP/BAs、AlN/AlP/AlAs/AlSb、GaN/GaP/GaAs/GaSb、InN/InP/InAs/InSb、BN/BP/BAs、AlN/AlP/AlAs/AlSb、GaN/GaP/GaAs/GaSb,InN/InP/InAs/InSb、ZnO/ZnS/ZnSe/ZnTe、CdS/CdSe/CdTe、HgS/HgSe/HgTe、BeS/BeSe/BeTe/MgS/MgSe、GeS、GeSe、GeTe,SnS,SnSe,SnTe,PbO、PbS、PbSe、PbTe,CuF,CuCl、CuBr>Cul、AgF、AgCl>AgBr>AgI、BeSiN2、CaCN2>ZeGeP2>CdSnAs2>ZnSnSb2>CuGeP3>CuSi2P3、(Cu,Ag)(Al,Ga,In,Tl,Fe)(S,Se,Te)2,Si3N4,Ge3N4,Al2O3,(Al,Ga,In)2(S,Se,Te)Al2CO,以及兩種或更多這類半導體的適當組合組成的組中的半導體。在該實施方案的多個不同方面，該半導體包含選自由由下列物質組成的一組中的摻雜物質來自周期表的III族的P型摻雜物質；來自周期表的ν族的η型摻雜物質；從由B、Al和In組成的組中選出的ρ型摻雜物質；從由P、As和Sb組成的組中選出的η型摻雜物質；來自周期表的II族的P型摻雜物質；從由Mg、Zn、Cd和Hg組成的組中選出的ρ型摻雜物質；來自周期表的IV族的ρ型摻雜物質；從由C和Si組成的組中選出的ρ型摻雜物質；或從由Si、Ge、Sn、S、Se和Te組成的組中選出的η型摻雜物質。在該實施方案的另一個方面，該半導體是器件的一部分。在該實施方案的另一個方面，該半導體是η型摻雜的。在該方面的多種不同可選擇的特征中，該半導體或者是輕度η型摻雜的，或者是重度η型摻雜的。而在該實施方案的另一個方面，該半導體是ρ型摻雜的。在該方面的多種不同可選擇實施方案的特征中，該半導體或者是輕度P型摻雜的，或者是重度P型摻雜的。在該實施方案的另一個方面，該半導體是單晶。在該實施方案附加的多個不同方面，該半導體是磁性的；該半導體包含使得該半導體有磁性的摻雜物質，該半導體是鐵磁性的；該半導體包含使得該半導體有鐵磁性的摻雜物質；和/或該半導體包含錳。在另一個實施方案中，所提供的是一種拉長的且體摻雜的半導體，該半導體在沿其縱軸上的任意點具有小于500納米的最大橫截面尺寸。在該實施方案的一個方面，該半導體是自支撐的。在該實施方案的另一個方面，該半導體包含一個包含第一半導體的內核；以及一個包含不同于該第一半導體的材料的外殼。在該實施方案的多個不同方面，在沿著該半導體縱軸的任意點上，剖面長度和最大寬度的比值大于41，或大于101，或大于1001，或甚至大于10001。在該實施方案的多個不同方面，至少該半導體的一個縱剖面具有小于200納米、或小于150納米、或小于100納米、或小于80納米、或小于70納米、或小于60納米、或小于40納米、或小于20納米、或小于10納米、或者甚至小于5納米的最小寬度。在該實施方案的多個不同方面，至少該半導體的一個縱剖面具有小于200納米、或小于150納米、或小于100納米、或小于80納米、或小于70納米、或小于60納米、或小于40納米、或小于20納米、或小于10納米、或者甚至小于5納米的最大寬度。在該實施方案的多個不同方面，該半導體包含選自由Si、Ge、Sn、Se、Te、B、金剛石、P,B-C,B-P(BP6)、B-Si、Si-C、Si-Ge、Si-Sn和Ge_Sn、SiC、BN/BP/BAs、AlN/AlP/AlAs/AlSb、GaN/GaP/GaAs/GaSb、InN/InP/InAs/InSb、BN/BP/BAs、AlN/AlP/AlAs/AlSb、GaN/GaP/GaAs/GaSb,InN/InP/InAs/InSb、ZnO/ZnS/ZnSe/ZnTe、CdS/CdSe/CdTe、HgS/HgSe/HgTe、BeS/BeSe/BeTe/MgS/MgSe、GeS、GeSe、GeTe,SnS,SnSe,SnTe,PbO、PbS、PbSe、PbTe,CuF,CuCl、CuBr>Cul、AgF、AgCl>AgBr>AgI、BeSiN2、CaCN2>ZeGeP2>CdSnAs2>ZnSnSb2>CuGeP3>CuSi2P3、(Cu,Ag)(Al,Ga,In,Tl,Fe)(S,Se,Te)2,Si3N4,Ge3N4,Al2O3,(Al,Ga,In)2(S,Se,Te)Al2CO,以及兩種或更多這類半導體的適當組合組成的組中的半導體。在該實施方案的多個不同方面，該半導體包含來自由下列物質組成的一組中的摻雜物質來自周期表的III族的P型摻雜物質；來自周期表的V族的η型摻雜物質；從由B、Al和In組成的組中選出的ρ型摻雜物質；從由P、As和Sb組成的組中選出的η型摻雜物質；來自周期表的II族的P型摻雜物質；從由Mg、Zn、Cd和Hg組成的組中選出的ρ型摻雜物質；來自周期表的IV族的ρ型摻雜物質；從由C和Si組成的組中選出的ρ型摻雜物質；或從由Si、Ge、Sn、S、Se和Te組成的組中選出的η型摻雜物質。在該實施方案的另一個方面，該半導體是器件的一部分。在該實施方案的另一個方面，該半導體是η型摻雜的。在該方面的多種不同可選擇的特征中，該半導體或者是輕度η型摻雜的，或者是重度η型摻雜的。而在該實施方案的另一個方面，該半導體是ρ型摻雜的。在該方面實施方案的多種不同可選擇的特征中，該半導體或者是輕度P型摻雜的，或者是重度P型摻雜的。在該實施方案的另一個方面，該半導體是單晶。在另一個實施方案中，提供的是包含單晶的摻雜半導體。在該實施方案的一個方面，該半導體是體摻雜的。在該實施方案的一個方面，該半導體拉長的。在該方面的多種不同可選擇的特征中，在沿著該半導體縱剖面的任意點上，剖面長度和最大寬度的比值大于41，或大于101，或大于1001，或甚至大于10001。在該實施方案的多個不同方面，至少該半導體的一部分具有小于200納米、或小于150納米、或小于100納米、或小于80納米、或小于70納米、或小于60納米、或小于40納米、或小于20納米、或小于10納米、或者甚至小于5納米的最小寬度。在該實施方案的多個不同方面，該半導體包含選自由Si、Ge、Sn、Se、Te、B、金剛石、P,B-C,B-P(BP6)、B-Si、Si-C、Si-Ge、Si-Sn和Ge_Sn、SiC、BN/BP/BAs、AlN/AlP/AlAs/AlSb、GaN/GaP/GaAs/GaSb、InN/InP/InAs/InSb、BN/BP/BAs、AlN/AlP/AlAs/AlSb、GaN/GaP/GaAs/GaSb,InN/InP/InAs/InSb、ZnO/ZnS/ZnSe/ZnTe、CdS/CdSe/CdTe、HgS/HgSe/HgTe、BeS/BeSe/BeTe/MgS/MgSe、GeS、GeSe、GeTe,SnS,SnSe,SnTe,PbO、PbS、PbSe、PbTe,CuF,CuCl、CuBr>Cul、AgF、AgCl>AgBr>AgI、BeSiN2、CaCN2>ZeGeP2>CdSnAs2>ZnSnSb2>CuGeP3>CuSi2P3、(Cu,Ag)(Al,Ga,In,Tl,Fe)(S,Se,Te)2,Si3N4,Ge3N4,Al2O3,(Al,Ga,In)2(S,Se,Te)Al2CO,以及兩種或更多這類半導體的適當組合組成的組中的半導體。在該實施方案的多個不同方面，該半導體包含由下列物質組成的一組中的摻雜物質來自周期表的III族的P型摻雜物質；來自周期表的V族的η型摻雜物質；從由B、Al和In組成的組中選出的ρ型摻雜物質；從由P、As和Sb組成的組中選出的η型摻雜物質；來自周期表的II族的P型摻雜物質；從由Mg、Zn、Cd和Hg組成的組中選出的ρ型摻雜物質；來自周期表的IV族的η型摻雜物質；從由C和Si組成的組中選出的ρ型摻雜物質；或從由Si、Ge、Sn、S、Se和Te組成的組中選出的η型摻雜物質。而在另一個實施方案中，提供了至少是下列之一的摻雜半導體單晶體；拉長且體摻雜的半導體，該半導體在沿其縱軸上的任意點上具有小于500納米的最大橫截面尺寸；至少一部分具有小于500納米的最小寬度的自支撐且體摻雜的半導體，其中體摻雜半導體橫截面產生了由橫截面尺寸所引起的量子限制效應現象(quantumconfinement)。在該實施方案的另一個方面，縱剖面能夠響應激發發光，其中所發射光的波長和所述寬度相關。在該方面可選擇的特征中，所發射的光的波長是所述寬度的函數；縱剖面能夠無散射地輸送電載流子；縱剖面能夠輸送電載流子以便電載流子沿彈道通過縱剖面；縱剖面能夠輸送電載流子以便電載流子相干地通過縱剖面；縱剖面能夠輸送電載流子以便電載流子被自旋極化；和/或縱剖面能夠輸送電載流子以便自旋極化的電載流子不丟失自旋信息地通過縱剖面。在另一個實施方案中，提供了包含一種或更多種摻雜半導體的溶液，其中這些半導體中至少一種是下列至少其一單晶體；拉長且體摻雜的半導體，該半導體在沿其縱軸上的任意點上具有小于500納米的最大橫截面尺寸；以及具有至少一個具有小于500納米的最小寬度的部分的自支撐且體摻雜的半導體。在該實施方案的一個方面，所述至少一種半導體被拉長。在該方案的多種不同可選擇的特征中，在沿該半導體的縱剖面的任意點上，剖面長度和最大寬度的比值大于41，或大于101，或大于1001，或大于10001。在該實施方案的多個不同方面，所述至少一種半導體的至少一部分具有小于200納米、或小于150納米、或小于100納米、或小于80納米、或小于70納米、或小于60納米、或小于40納米、或小于20納米、或小于10納米、或者甚至小于5納米的最小寬度。在該實施方案的多個不同方面，所述至少一種半導體包含來自由Si、Ge、Sn、Se、Te、B,金剛石、P、B-C、B-P(BP6)、B-Si、Si-C,Si-Ge,Si-Sn和Ge_Sn、SiC、BN/BP/BAs、AIN/AIP/AlAs/AlSb、GaN/GaP/GaAs/GaSb、InN/InP/InAs/InSb、BN/BP/BAs、AIN/AIP/AlAs/AlSb、GaN/GaP/GaAs/GaSb、InN/InP/InAs/InSb、ZnO/ZnS/ZnSe/ZnTe、CdS/CdSe/CdTe、HgS/HgSe/HgTe、BeS/BeSe/BeTe/MgS/MgSe、Ges、GeSe、GeTe,SnS,SnSe,SeTe,PbO、PbS、PbSe、PbTe,CuF,CuCl、CuBr、Cul、AgF、AgCl、AgBr、AgI、BeSiN2、CaCN2,ZeGeP2,CdSnAs2,ZnSnSb2,CuGeP3^CuSi2P3,(Cu,Ag)(Al、Ga、In、Tl、Fe)(S、Se、Te)2、Si3N4、Ge3N4、Al203、(Al、Ga、In)2(S、Se、Te)3、A12C0、以及兩種或更多這類半導體的適當組合組成的組中的半導體。在該實施方案的多個不同方面，所述至少一種半導體包含來自由下列物質組成的一組中的摻雜物質來自周期表的III族的P型摻雜物質；來自周期表的V族的η型摻雜物質；從由B、Al和In組成的一組中選出的ρ型摻雜物質；從由P、As和Sb組成的一組中選出的η型摻雜物質；來自周期表的II族的ρ型摻雜物質；從由Mg、Zn、Cd和Hg組成的一組中選出的P型摻雜物質；來自周期表的IV族的η型摻雜物質；從由C和Si組成的一組中選出的P型摻雜物質；或從由Si、Ge、Sn、S、Se和Te組成的一組中選出的η型摻雜物質。在另一個實施方案中，提供了包含一種或更多種摻雜半導體的器件，其中這些半導體中至少一種是下列至少其一單晶體；拉長且體摻雜的半導體，該半導體在沿其縱軸上的任意點上具有小于500納米的最大橫截面尺寸；以及包括具有小于500納米的最小寬度的至少一個部分的自支撐且體摻雜的半導體。在該實施方案的一個方面，該器件包含至少兩種摻雜半導體，其中至少這兩種半導體都是下列至少其中之一單晶體；拉長且體摻雜的半導體，該半導體在沿其縱軸上的任意點上具有小于500納米的最大橫截面尺寸；至少一部分具有小于500納米的最小寬度的自支撐且體摻雜的半導體，其中所述至少兩種摻雜半導體中的第一種表現出量子限制效應并且所述至少兩種摻雜半導體中的第二種操縱第一種的量子限制效應。在該實施方案例的另一個方面，該器件包含至少兩種摻雜半導體，其中所述至少這兩摻雜種半導體都是下列至少其中之一單晶體；拉長且體摻雜的半導體，該半導體在沿其縱軸上的任意點上具有小于500納米的最大橫截面尺寸；至少一部分具有小于500納米的最小寬度的自支撐且體摻雜的半導體。在該實施方案的多種不同可選擇的特征中，該至少兩種體摻雜半導體彼此物理接觸，該至少兩種體摻雜半導體中的第一種是第一導電類型，該至少兩種體摻雜半導體中的第二種是第二導電類型；所述第一導電類型是η型，并且所述第二導電類型是P型；和/或該至少兩種體摻雜半導體形成ρ-η結。在該實施方案的多個不同方面，該器件包含下列之一或更多開關；二極管；發光二極管；隧道二極管；肖特基二極管；雙極型結晶體管；場效應晶體管；反相器；互補反相器；光傳感器；用于分析物(例如DNA)的傳感器；存儲器器件；動態存儲器器件；靜態存儲器器件；激光器；邏輯門；AND門；NAND門；EXCLUSIVE-AND門；OR門；NOR門；EXCLUSIVE-OR門；鎖存器；寄存器；時鐘電路；邏輯陣列；狀態機；可編程電路；放大器；變壓器；信號處理器；數字電路；模擬電路；發光源；光致發光器件；電致發光器件；整流器；光電二極管；Ρ-η太陽能電池；光電晶體管；單電子晶體管；單光子發射器；單光子探測器；自旋電子器件(spintronic)；用于原子力顯微鏡的超細探針；掃描隧道顯微鏡；場發射器件；光致發光探針(tag)；光伏器件；光子帶隙材料；掃描近場光學顯微鏡；和具有數字和模擬元件的電路。在該實施方案的多個不同方面，對于包括一個或多個在上一段中所列的器件元件的器件，這些器件元件之一可能包括至少一種半導體。在該方案可選擇的的特征中，該器件的多個元件可能包括至少一種半導體，其中，對于每個器件元件，至少一種半導體是下列至少其中之一單晶體；拉長且體摻雜的半導體，該半導體在沿其縱軸上的任意點上具有小于500納米的最大橫截面尺寸；至少一部分具有小于500納米的最小寬度的自支撐且體摻雜的半導體。在該實施方案的一個方面，所述至少一種半導體被拉長。在該方面多種不同可選擇的特征中，在沿著該半導體的縱剖面的任意點上，剖面長度和最大寬度的比值大于41，或大于101，或大于1001，或甚至大于10001。在該實施方案的多個不同方面，至少一種半導體的至少一部分具有小于200納米、或小于150納米、或小于100納米、或小于80納米、或小于70納米、或小于60納米、或小于40納米、或小于20納米、或小于10納米、或者甚至小于5納米的最小寬度。在該實施方案的多個不同方面，所述至少一種半導體包含來自由Si、Ge、Sn、Se、Te、B,金剛石、P、B-C、B-P(BP6)、B-Si、Si-C,Si-Ge,Si-Sn和Ge_Sn、SiC、BN/BP/BAs、AIN/AIP/AlAs/AlSb、GaN/GaP/GaAs/GaSb、InN/InP/InAs/InSb、BN/BP/BAs、AIN/AIP/AlAs/AlSb、GaN/GaP/GaAs/GaSb、InN/InP/InAs/InSb、ZnO/ZnS/ZnSe/ZnTe、CdS/CdSe/CdTe、HgS/HgSe/HgTe、BeS/BeSe/BeTe/MgS/MgSe、Ges、GeSe、GeTe,SnS,SnSe,SeTe,PbO、PbS、PbSe、PbTe,CuF,CuCl、CuBr、Cul、AgF、AgCl、AgBr、AgI、BeSiN2、CaCN2,ZeGeP2,CdSnAs2,ZnSnSb2,CuGeP3^CuSi2P3,(Cu,Ag)(Al、Ga、In、Tl、Fe)(S、Se、Te)2、Si3N4、Ge3N4、Al203、(Al、Ga、In)2(S、Se、Te)3、A12C0、以及兩種或更多這類半導體的適當組合組成的一組中的半導體。在該實施方案的多個不同方面，至少一種半導體包含來自由下列物質組成的一組中的摻雜物質來自周期表的III族的P型摻雜物質；來自周期表的ν族的η型摻雜物質；從由B、Al和In組成的組中選出的ρ型摻雜物質；從由P、As和Sb組成的組中選出的η型摻雜物質；來自周期表的II族的P型摻雜物質；從由Mg、Zn、Cd和Hg組成的組中選出的ρ型摻雜攙雜物質；來自周期表的IV族的η型摻雜物質；從由C和Si組成的組中選出的ρ型摻雜物質；或從由Si、Ge、Sn、S、Se和Te組成的組中選出的η型摻雜物質。在該實施例的另一個方面，該器件包含被電耦合到該至少一種體摻雜半導體的其它半導體。在該實施方案的另一個方面，該器件包含被光耦合到該至少一種體摻雜半導體的其它半導體。而在該實施方案的另一個方面，該器件包含被磁耦合到該至少一種體摻雜半導體的其它半導體。在該實施方案的另一個方面，該器件包含和該至少一種體摻雜半導體物理接觸的其它半導體。在該實施方案多個不同方面，該至少一種半導體被耦合到電連接、光連接或磁連接之一或更多。在該實施方案的另一個方面，該至少一種半導體的導電性是可響應信號控制的。在該方面的多種不同可選擇的特征中，該至少一種半導體的導電性可控制以具有一個值域內的任意值；該至少一種半導體可在兩個或更多狀態間切換；該至少一種半導體可通過信號在導電狀態和絕緣狀態間切換；該至少一種半導體的兩個或更多狀態無需施加的信號即可維持；該至少一種半導體的導電性是可響應電信號控制的；該至少一種半導體的導電性是可響應光信號控制的；該至少一種半導體的導電性是可響應磁信號控制的；和/或該至少一種半導體的導電性是可響應柵極終端(gateterminal)的信號控制的。在該實施方案的另一個方面，這些半導體中至少兩種被布置到陣列內，并且至少一種被布置到陣列的半導體是包含至少一部分具有最小寬度小于500納米的體摻雜半導體。在該方面的一個可選擇的特征中，陣列是有序陣列。在該實施方案的另一個可選擇的特征中，陣列不是有序陣列。而在該實施方案的另一個方面，該器件包含兩個或更多分離并且互聯的電路，至少其中一個電路不包含包括至少一部分具有最小寬度小于500納米的體摻雜半導體。在該實施方案的另一個方面，該器件具體為具有一個或多個插腳引線的芯片上器件。在該實施方案的一個可選擇的特征中，該芯片包括分離的且互聯的電路，至少其中一個電路不包含包括至少一部分具有最小寬度小于500納米的體摻雜半導體。在另一個實施方案中，提供了用于生長包含至少一部分具有最小寬度小于500納米的體摻雜半導體試劑集合，該集合包含半導體試劑和摻雜物質試劑。在該實施方案的一個方面，該至少一種半導體被拉長。在該方面的多種不同可選擇的特征中，在沿該半導體縱剖面的任意點上，剖面長度和最大寬度的比值大于41，或大于101，或大于1001，或甚至大于10001。在該實施方案的多個不同方面，該至少一種半導體的至少一部分具有小于200納米、或小于150納米、或小于100納米、或小于80納米、或小于70納米、或小于60納米、或小于40納米、或小于20納米、或小于10納米、或者甚至小于5納米的最小寬度。在該實施方案的多個不同方面，該至少一種半導體包含來自由Si、Ge、Sn、Se、Te、B,金剛石、P、B-C、B-P(BP6)、B-Si、Si-C,Si-Ge,Si-Sn和Ge_Sn、SiC、BN/BP/BAs、AIN/AIP/AlAs/AlSb、GaN/GaP/GaAs/GaSb、InN/InP/InAs/InSb、BN/BP/BAs、AIN/AIP/AlAs/AlSb、GaN/GaP/GaAs/GaSb、InN/InP/InAs/InSb、ZnO/ZnS/ZnSe/ZnTe、CdS/CdSe/CdTe、HgS/HgSe/HgTe,BeS/BeSe/BeTe/MgS/MgSe、Ges、GeSe、GeTe,SnS,SnSe,SeTe,PbO、PbS、PbSe、PbTe,CuF、CuCl、CuBr、CuI、AgF、AgCl、AgBr、AgI、BeSiN2、CaCN2、ZeGeP2、CdSnAs2、ZnSnSb2、CuGeP3、CuSi2P3,(Cu、Ag)(Al、Ga、In、Tl、Fe)(S、Se、Te)2、Si3N4、Ge3N4、A1203、(Al、Ga、In)2(S、Se、Te)3、A12C0、以及兩種或更多這類半導體的適當組合組成的一組中的半導體。在該實施方案的多個不同方面，該至少一種半導體包含來自由下列物質組成的一組中的摻雜物質來自周期表的III族的P型摻雜物質；來自周期表的V族的η型摻雜物質；從由B、Al和In組成的組中選出的ρ型摻雜物質；從由P、As和Sb組成的組中選出的η型摻雜物質；來自周期表的II族的ρ型摻雜物質；從由Mg、Zn、Cd和Hg組成的組中選出的P型摻雜物質；來自周期表的IV族的η型摻雜物質；從由C和Si組成的組中選出的ρ型摻雜物質；或從由Si、Ge、Sn、S、Se和Te組成的組中選出的η型摻雜物質。在另一個實施方案中，半導體在該半導體生長過程中被摻雜。在該實施方案的多個不同方面該半導體是自支撐的；該半導體具有小于100納米的最小寬度；摻雜的程度受到控制；摻雜的半導體通過向分子集合施加能量生長；該分子集合包含該半導體的分子和摻雜物質的分子；摻雜的程度受到控制；半導體分子的量和摻雜物質分子的量的比值受到控制。使用激光將分子氣化以形成氣化的分子；該半導體由氣化的分子生長；該氣化分子被冷凝成液體團簇(liquidcluster)；該半導體由液體團簇生長；生長該半導體通過使用激光輔助催化生長(laser-assistedcatalyticgrowth)來進行；分子集合包含催化材料的分子團簇；半導體的寬度受到控制；和/或通過控制催化團簇的寬度控制半導體的寬度。在該實施方案的附加方面，摻雜行為包括至少在所述分子上進行化學氣相沉積；生長成的半導體具有至少一個具有最小寬度小于20納米的部分；生長成的半導體具有至少一個具有最小寬度小于10納米的部分；和/或生長成的半導體具有至少一個具有最小寬度小于5納米的部分。而在該實施方案的其它附加方面中該生長成的半導體是磁性的；該半導體被用使得生長成的半導體有磁性的材料摻雜攙雜的；該生長成的半導體是鐵磁性的；該半導體被用使得生長成的半導體有鐵磁性的材料摻雜的；該半導體被用錳摻雜攙雜的。在該實施方案的另一個方面，該至少一種半導體被拉長。在該方面多種不同可選擇的特征性，在沿該半導體縱剖面的任意點上，剖面長度和最大寬度的比值大于41，或大于101，或大于1001，或甚至大于10001。在該實施方案的多個不同方面，該至少一種半導體的至少一部分具有小于200納米、或小于150納米、或小于100納米、或小于80納米、或小于70納米、或小于60納米、或小于40納米、或小于20納米、或小于10納米、或者甚至小于5納米的最小寬度。在該實施方案的多個不同方面，該至少一種半導體包含來自由Si、Ge、Sn、Se、Te、B,金剛石、P、B-C、B-P(BP6)、B-Si、Si-C,Si-Ge,Si-Sn和Ge_Sn、SiC、BN/BP/BAs、AIN/AIP/AlAs/AlSb、GaN/GaP/GaAs/GaSb、InN/InP/InAs/InSb、BN/BP/BAs、AIN/AIP/AlAs/AlSb、GaN/GaP/GaAs/GaSb、InN/InP/InAs/InSb、ZnO/ZnS/ZnSe/ZnTe、CdS/CdSe/CdTe、HgS/HgSe/HgTe,BeS/BeSe/BeTe/MgS/MgSe、Ges、GeSe、GeTe,SnS,SnSe,SeTe,PbO、PbS、PbSe、PbTe,CuF、CuCl、CuBr、CuI、AgF、AgCl、AgBr、AgI、BeSiN2、CaCN2、ZeGeP2、CdSnAs2、ZnSnSb2、CuGeP3、CuSi2P3,(Cu、Ag)(Al、Ga、In、Tl、Fe)(S、Se、Te)2、Si3N4、Ge3N4、A1203、(Al、Ga、In)2(S、Se、Te)3、A12C0、以及兩種或更多這類半導體的適當組合組成的一組中的半導體。在該實施方案的多個不同方面，該至少一種半導體包含來自由下列物質組成的一組中的摻雜物質來自周期表的III族的P型摻雜物質；來自周期表的ν族的η型摻雜物質；從由B、Al和In組成的組中選出的ρ型摻雜物質；從由P、As和Sb組成的組中選出的η型摻雜物質；來自周期表的II族的ρ型摻雜物質；從由Mg、Zn、Cd和Hg組成的組中選出的P型摻雜物質；來自周期表的IV族的η型摻雜物質；從由C和Si組成的組中選出的ρ型摻雜物質；或從由Si、Ge、Sn、S、Se和Te組成的組中選出的η型摻雜物質。在另一個實施方案中，制造了器件。一種或更多半導體和一個表面接觸，其中這些半導體中至少有一種是下列至少其中之一單晶體；拉長且體摻雜的半導體，該半導體在沿其縱軸上的任意點上具有小于500納米的最大橫截面尺寸；至少一部分具有小于500納米的最小寬度的自支撐且體摻雜的半導體。在該實施方案的多個不同方面該表面是襯底；在和該表面接觸前，這些半導體中至少其一是通過向半導體分子和摻雜物質分子施加能量生長的；包含一種或更多半導體的溶液和該表面接觸；使用電場，這些半導體中一種或更多被在該表面上對準；電場在至少兩個電極之間產生，并且這些半導體中的一種或更多被置于所述電極之間；另一種包含一種或更多其它半導體的溶液和該表面接觸，其中所述其它這些半導體中至少有一種是包含至少一部分具有最小寬度小于500納米的體摻雜半導體；對該表面進行調節處理以把一所述種或更多接觸的半導體連接到表面；在表面上形成通道(channel)；在表面上形成圖案(pattern)；使用電場，該半導體中的一種或更多在表面上對準；該至少一種半導體被拉長。在該方面的多種不同可選擇的特征中，在沿該半導體縱剖面的任意點上，剖面長度和最大寬度的比值大于41，或大于101，或大于1001，或甚至大于10001。在該實施方案的多個不同方面，該至少一種半導體的至少一部分具有小于200納米、或小于150納米、或小于100納米、或小于80納米、或小于70納米、或小于60納米、或小于40納米、或小于20納米、或小于10納米、或者甚至小于5納米的最小寬度。在該實施方案的多個不同方面，該至少一種半導體包含來自由Si、Ge、Sn、Se、Te、B,金剛石、P、B-C、B-P(BP6)、B-Si、Si-C,Si-Ge,Si-Sn和Ge_Sn、SiC、BN/BP/BAs、AIN/AIP/AlAs/AlSb、GaN/GaP/GaAs/GaSb、InN/InP/InAs/InSb、BN/BP/BAs、AIN/AIP/AlAs/AlSb、GaN/GaP/GaAs/GaSb、InN/InP/InAs/InSb、ZnO/ZnS/ZnSe/ZnTe、CdS/CdSe/CdTe、HgS/HgSe/HgTe,BeS/BeSe/BeTe/MgS/MgSe、Ges、GeSe、GeTe,SnS,SnSe,SeTe,PbO、PbS、PbSe、PbTe,CuF、CuCl、CuBr、CuI、AgF、AgCl、AgBr、AgI、BeSiN2、CaCN2、ZeGeP2、CdSnAs2、ZnSnSb2、CuGeP3、CuSi2P3,(Cu、Ag)(Al、Ga、In、Tl、Fe)(S、Se、Te)2、Si3N4、Ge3N4、A1203、(Al、Ga、In)2(S、Se、Te)3、A12C0、以及兩種或更多這類半導體的適當組合組成的一組中的半導體。在該實施方案的多個不同方面，該至少一種半導體包含來自由下列物質組成的一組中的摻雜物質來自周期表的III族的P型摻雜物質；來自周期表的V族的η型摻雜物質；從由B、Al和In組成的組中選出的ρ型摻雜物質；從由P、As和Sb組成的組中選出的η型摻雜物質；來自周期表的II族的ρ型摻雜物質；從由Mg、Zn、Cd和Hg組成的組中選出的P型摻雜物質；來自周期表的IV族的η型摻雜物質；從由C和Si組成的組中選出的ρ型摻雜物質；或從由Si、Ge、Sn、S、Se和Te組成的組中選出的η型摻雜物質。在另一個實施方案中，產生光是通過向一種或更多半導體施加能量引起所述一種或更多半導體發光來產生，其中該半導體中至少有一種是下列至少其中之一單晶體；拉長且體摻雜的半導體，該半導體在沿其縱軸上的任意點上具有小于500納米的最大橫截面尺寸；以及具有至少一部分具有最小寬度小于500納米的自支撐且體摻雜的半導體。在該實施方案的一個方面，該至少一種半導體被拉長。在該方面的多種不同可選擇的特征中，在沿該半導體的縱剖面的任意點上，剖面長度和最大寬度的比值大于41，或大于101，或大于1001，或甚至大于10001。在該實施方案的多個不同方面，該至少一種半導體的至少一部分具有小于200納米、或小于150納米、或小于100納米、或小于80納米、或小于70納米、或小于60納米、或小于40納米、或小于20納米、或小于10納米、或者甚至小于5納米的最小寬度。在該實施方案的多個不同方面，該至少一種半導體包含來自由Si、Ge、Sn、Se、Te、B,金剛石、P、B-C、B-P(BP6)、B-Si、Si-C,Si-Ge,Si-Sn和Ge_Sn、SiC、BN/BP/BAs、AIN/AIP/AlAs/AlSb、GaN/GaP/GaAs/GaSb、InN/InP/InAs/InSb、BN/BP/BAs、AIN/AIP/AlAs/AlSb、GaN/GaP/GaAs/GaSb、InN/InP/InAs/InSb、ZnO/ZnS/ZnSe/ZnTe、CdS/CdSe/CdTe、HgS/HgSe/HgTe,BeS/BeSe/BeTe/MgS/MgSe、Ges、GeSe、GeTe,SnS,SnSe,SeTe,PbO、PbS、PbSe、PbTe,CuF、CuCl、CuBr、CuI、AgF、AgCl、AgBr、AgI、BeSiN2、CaCN2、ZeGeP2、CdSnAs2、ZnSnSb2、CuGeP3、CuSi2P3,(Cu、Ag)(Al、Ga、In、Tl、Fe)(S、Se、Te)2、Si3N4、Ge3N4、A1203、(Al、Ga、In)2(S、Se、Te)3、A12C0、以及兩種或更多這類半導體的適當組合組成的一組中的半導體。在該實施方案的多個不同方面，該至少一種半導體包含來自由下列物質組成的一組中的摻雜物質來自周期表的III族的P型摻雜物質；來自周期表的ν族的η型摻雜物質；從由B、Al和In組成的組中選出的ρ型摻雜物質；從由P、As和Sb組成的組中選出的η型摻雜物質；來自周期表的II族的ρ型摻雜物質；從由Mg、Zn、Cd和Hg組成的組中選出的P型摻雜物質；來自周期表的IV族的η型摻雜物質；從由C和Si組成的組中選出的ρ型摻雜物質；或從由Si、Ge、Sn、S、Se和Te組成的組中選出的η型摻雜物質。在該實施方案的多個不同方面，該至少一種半導體是體摻雜的；該半導體包含直接帶隙半導體；跨越兩種交叉的半導體的結施加電壓，每種半導體具有小于500納米的最小寬度；每種半導體具有小于100納米的最小寬度；通過控制該至少一種具有小于100納米的最小寬度的半導體的尺寸控制所發射光的波長；該半導體被拉長，并且被拉長的半導體的寬度受到控制；該半導體具有一種性質，即如果所述半導體的塊體具有最短尺寸的最小值，則其在第一波長發光，并且該半導體受控制的尺寸小于該最短尺寸的最小值。在另一個實施方案中，制造了具有至少一個摻雜半導體元件和一個或更多其它元件的器件。半導體在其生長過程中被摻雜以產生摻雜的半導體元件，并且摻雜的半導體元件被連接到所述一個或更多其它元件中的至少一個。在該實施方案的一個方面，摻雜的半導體是下列至少其中之一單晶體；拉長且體摻雜的半導體，該半導體在沿其縱軸的任意點上具有小于500納米的最大橫截面尺寸；以及具有至少一部分具有最小寬度小于500納米的自支撐且體摻雜的半導體。在該實施方案的多個不同方面，該半導體元件至少是納米線的一部分；該半導體在該半導體生長的過程中被摻雜。在另一個實施方案中，提供了用于可控制地裝配具有拉長部件的半導體器件的過程，這些拉長部件在該部件橫向方向上具有納米量級特征尺寸，該過程包括產生至少一種第一摻雜類型的第一部件，將所述第一部件定向到第一方向上，并把所述第一部件連接到至少一個第一接觸上以使得電流得以流過該第一部件。在該實施方案的多個不同方面該過程還包括產生至少一種第二摻雜類型的第二部件，將所述第二部件定向到不同于第一方向的第二方向上，使第一部件和第二部件之間實現電接觸，并把所述第二部件連接到至少一個第二接觸上以使得電流得以在第一部件和第二部件之間流動；該過程還包括將所述第一部件連接到間隔開的接觸上并且在間隔開的接觸之間，在接近該第一部件處設置一個柵極，藉此形成FET；該第一摻雜類型是η型或ρ型之一；如果該第一摻雜類型是P型，則該第二摻雜類型是η型，如果該第一摻雜類型是η型，則該第二摻雜類型是P型；通過施加電場和流體流中至少其一來定向該第一部件；該第一部件被懸浮在流體流中；通過施加機械手段來定向該第一部件；通過施加電場和流體流中至少其一來定向該第二部件；該第二部件被懸浮在流體流中；通過施加機械手段來定向該第二部件。而在另一個實施方案中，提供了半導體器件，包含具有金屬接觸陣列的硅襯底；與所述陣列電連通的交叉開關部件(crossbarswitchelement)，，并具有ρ型半導體納米線形成的第一接點(bar)和與第一接點間隔開并與其橫向設置的由η型半導體納米線形成的第二接點。在該實施方案的一個方面，該第二接點被與第一接點間隔開1到10納米。在另一個實施方案中，提供了用于制造納米線半導體器件的方法，包括通過在兩觸點之間施加電勢，在兩個觸點之間定位第一納米線；在另外兩個觸點之間定位第二納米線。在另一個實施方案中，提供了用于制造納米線半導體器件的方法，包括形成具有一個或更多選擇性地吸引納米線的區域的表面。在另一個實施方案中，提供了用于用納米線制造發光二極管的方法，該二極管具有由在兩個摻雜的納米線之間的ρ-η結的尺寸決定的發射波長。而在另一個實施方案中，提供了用于通過交叉ρ型納米線和η型納米線制造半導體結的方法。在另一個實施方案中，提供了用于在表面上裝配一個或更多拉長結構的方法，其中該方法包括操作在所述表面上流動包含一種或更多拉長結構的流體；在所述表面上對準所述一種或更多拉長結構，以形成拉長結構的陣列。在該方法的多種不同實施方案中流動包含沿第一方向流動的流體，并且對準包含在流體沿第一方向流動時對準一種或更多拉長結構以形成陣列結構的第一層，并且該方法還包含把流動方向從第一方向改變到第二方向，并重復流動和對準的操作；來自第一層的至少一個第一拉長結構和來自第二陣列的至少一個第二拉長結構接觸；第一和第二拉長結構之一是第一導電類型的摻雜半導體，第一和第二拉長結構的另一個是第二導電類型的摻雜半導體；第一導電類型是P型并且第二導電類型是n型，其中第一和第二拉長結構形成了p-n結；表面是襯底的表面，該方法還包括把拉長結構的陣列從該襯底的表面轉移到另一襯底的表面；轉移包含沖壓；所述一種或更多拉長結構在仍被包含在流體中時在表面上對準；用將一種或更多拉長結構吸引到表面上特定位置的一種或更多功能調節表面，并且對準操作包含使用該一種或更多功能把一種或更多拉長結構吸引到特定位置；調節操作包含用一個或更多分子調節表面；調節操作包含用一個或更多電荷調節表面；調節操作包含用一個或更多磁體(magneto)調節表面；調節操作包含用一個或更多光強度調節表面；用一個或更多把一個或更多拉長結構用化學作用力吸引到表面上的特定位置的功能調節表面；調節操作包含用一個或更多把一個或更多拉長結構用光學作用力吸引到表面上的特定位置的功能調節表面；調節操作包含用一個或更多把一個或更多拉長結構用靜電作用力吸引到表面上的特定位置的功能調節表面；調節操作包含用一個或更多把一個或更多拉長結構用磁力吸引到表面上的特定位置的功能調節表面；該方法還包含圖案化表面以在表面的特定位置接收一個或更多拉長結構；圖案化(patterning)操作包含在表面上創建物理圖案；該物理圖案是溝槽；該物理圖案是臺階；該表面是襯底的表面，并且在表面上創建物理圖案包含使用襯底的晶格臺階(st印)；該表面是襯底的表面，并且在表面上創建物理圖案包含使用自組裝二嵌段聚合物條帶(self-assembleddi-blockpolymerstrips)；在表面上創建物理圖案包含使用圖案；在表面上創建物理圖案包含使用印刷的圖案；和/或流動操作包含使用通道控制流體的流動。在該實施方案的附加方面拉長結構中至少有一個是半導體；拉長結構中至少有一個是摻雜的半導體；拉長結構中至少有一個是體摻雜的半導體；結構中至少有一個是摻雜的單晶半導體；結構中至少有一個是拉長且體摻雜的半導體，該半導體在沿其縱軸上的任意點上具有小于500納米的最大橫截面尺寸；結構中至少有一個是至少一部分具有最小寬度小于500納米的自支撐且體摻雜攙雜的半導體；結構中至少有一個是摻雜的半導體，該半導體至少是下列其中之一單晶體；拉長且體摻雜的半導體，該半導體在沿其縱軸上的任意點上具有小于500納米的最大橫截面尺寸；以及具有至少一部分具有最小寬度小于500納米的自支撐且體摻雜的半導體；該摻雜半導體包含來自由31、66、511、56、1^、8，金剛石、P、B-C、B-P(BP6)、B-Si、Si-C、Si_Ge、Si-Sn和Ge_Sn、SiC、BN/BP/BAs、AIN/AIP/AlAs/A1Sb、GaN/GaP/GaAs/GaSb、InN/InP/InAs/InSb、BN/BP/BAs、AIN/AIP/AlAs/AlSb、GaN/GaP/GaAs/GaSb、InN/InP/InAs/InSb、ZnO/ZnS/ZnSe/ZnTe、CdS/CdSe/CdTe、HgS/HgSe/HgTe、BeS/BeSe/BeTe/MgS/MgSe、Ges、GeSe、GeTe、SnS、SnSe、SeTe、PbO、PbS、PbSe、PbTe、CuF、CuCl、CuBr、Cul、AgF、AgCl、AgBr、Agl、BeSiN2、CaCN2、ZeGeP2、CdSnAs2、ZnSnSb2、CuGeP3、CuSi2P3、(Cu、Ag)(Al、Ga、In、Tl、Fe)(S、Se、Te)2、Si3N4、Ge3N4、A1203、(Al、Ga、In)2(S、Se、Te)3、A12C0組成的一組中選取的半導體；該摻雜半導體包含來自由下列物質組成的一組中的摻雜物質來自周期表的III族的P型摻雜物質；來自周期表的V族的n型摻雜物質；從由B、A1和In組成的組中選出的p型摻雜物質；從由P、As和Sb組成的組中選出的n型摻雜物質；來自周期表的II族的P型摻雜物質；從由Mg、Zn、Cd和Hg組成的組中選出的p型摻雜物質；來自周期表的IV族的n型摻雜物質；從由C和Si組成的組中選出的p型摻雜物質；或從由Si、Ge、Sn、S、Se和Te組成的組中選出的n型摻雜物質；該摻雜半導體在該半導體的生長過程中被摻雜。在另一個實施方案中，公開了在表面上裝配一個或更多拉長結構的方法，其中，拉長結構中的一個或更多至少是下列其中之一單晶體；拉長且體摻雜的半導體，該半導體在沿其縱軸上的任意點上具有小于500納米的最大橫截面尺寸；以及具有至少一部分具有最小寬度小于500納米的自支撐且體摻雜的半導體；并且其中該方法包含用一種或更多將一種或更多拉長結構吸引到表面上特定位置的功能來操作調節表面，并且使用該一種或更多功能通過把一個或更多拉長結構吸引到特定位置來對準一個或更多拉長結構。在該實施方案的多個不同方面調節操作包含用一個或更多分子調節表面；調節操作包含用一個或更多電荷調節表面；調節操作包含用一個或更多磁體(magneto)調節表面；調節操作包含用一個或更多光強調節表面；用一個或更多把一個或更多拉長結構用化學作用力吸引到表面上的特定位置的功能調節表面；調節操作包含用一個或更多把一個或更多拉長結構用光學作用力吸引到表面上的特定位置的功能調節表面；調節操作包含用一個或更多把一個或更多拉長結構用靜電作用力吸引到表面上的特定位置的功能調節表面；和/或調節操作包含用一個或更多把一個或更多拉長結構用磁力吸引到表面上的特定位置的功能調節表面。在該實施方案的附加方面拉長結構中至少有一個是半導體；拉長結構中至少有一個是摻雜的半導體；拉長結構中至少有一個是體摻雜的半導體；結構中至少有一個是摻雜的單晶半導體；結構中至少有一個是拉長且體摻雜的半導體，該半導體在沿其縱軸上的任意點上具有小于500納米的最大橫截面尺寸；結構中至少有一個是至少一部分具有最小寬度小于500納米的自支撐且體摻雜的半導體；結構中至少有一個是摻雜的半導體，該半導體至少是下列其中之一單晶體；拉長且體摻雜的半導體，該半導體在沿其縱軸的任意點上具有小于500納米的最大橫截面尺寸；以及具有至少一部分具有最小寬度小于500納米的自支撐且體摻雜的半導體；該摻雜半導體包含來自由Si、Ge、Sn、Se、Te、B,金剛石、P、B-C、B-P(BP6)、B-Si、Si-C、Si_Ge、Si-Sn和Ge_Sn、SiC、BN/BP/BAs、AIN/AIP/AlAs/AlSb、GaN/GaP/GaAs/GaSb、InN/InP/InAs/InSb、BN/BP/BAs、AIN/AIP/AlAs/AlSb、GaN/GaP/GaAs/GaSb、InN/InP/InAs/InSb、ZnO/ZnS/ZnSe/ZnTe、CdS/CdSe/CdTe、HgS/HgSe/HgTe、BeS/BeSe/BeTe/MgS/MgSe、Ges、GeSe、GeTe、SnS、SnSe、SeTe、PbO、PbS、PbSe、PbTe、CuF、CuCl、CuBr、Cul、AgF、AgCl、AgBr、Agl、BeSiN2、CaCN2、ZeGeP2、CdSnAs2、ZnSnSb2、CuGeP3、CuSi2P3、(Cu、Ag)(Al、Ga、In、Tl、Fe)(S、Se、Te)2、Si3N4、Ge3N4、A1203、(Al、Ga、In)2(S、Se、Te)3、A12C0組成的一組中選取的半導體；該摻雜半導體包含來自由下列物質組成的一組中的摻雜物質來自周期表的III族的P型摻雜物質；來自周期表的V族的n型摻雜物質；從由B、A1和In組成的組中選出的p型摻雜物質；從由P、As和Sb組成的組中選出的n型摻雜物質；來自周期表的II族的P型摻雜物質；從由Mg、Zn、Cd和Hg組成的組中選出的p型摻雜物質；來自周期表的IV族的n型摻雜物質；從由C和Si組成的組中選出的p型摻雜物質；或從由Si、Ge、Sn、S、Se和Te組成的組中選出的n型摻雜物質；該摻雜半導體在該半導體的生長過程中被摻雜。在另一個實施方案中，公開了在表面上裝配多個拉長結構的方法，其中，拉長結構中的一個或更多至少是下列其中之一單晶體；拉長且體摻雜的半導體，該半導體在沿其縱軸的任意點上具有小于500納米的最大橫截面尺寸；以及具有至少一個具有最小寬度小于500納米的自支撐且體摻雜的半導體；并且其中該方法包含操作在表面上沉積多個拉長結構；并且使對表面帶電以在該多個拉長結構中的兩個或更多之間產生靜電作用力。在該實施方案的多個不同方面靜電作用力使得兩個或更多拉長結構對準其自身；靜電作用力使得兩個或更多拉長結構自身對準到一個或更多圖案；和/或一個或更多圖案包含平行陣列。在該實施方案的附加方面拉長結構中至少有一個是半導體；拉長結構中至少有一個是摻雜的半導體；拉長結構中至少有一個是體摻雜的半導體；結構中至少有一個是摻雜的單晶半導體；結構中至少有一個是拉長且體摻雜的半導體，該半導體在沿其縱軸的任意點上具有小于500納米的最大橫截面尺寸；結構中至少有一個是至少一部分具有最小寬度小于500納米的自支撐且體摻雜的半導體；結構中至少有一個是摻雜的半導體，該半導體至少是下列其中之一單晶體；拉長且體摻雜的半導體，該半導體在沿其縱軸的任意點上具有小于500納米的最大橫截面尺寸；以及具有至少一個具有最小寬度小于500納米的自支撐且體摻雜的半導體；該摻雜半導體包含來自由Si、Ge、Sn、Se、Te、B,金剛石、P、B-C、B-P(BP6)、B-Si、Si-C、Si_Ge、Si-Sn和Ge_Sn、SiC、BN/BP/BAs、AIN/AIP/AlAs/AlSb、GaN/GaP/GaAs/GaSb、InN/InP/InAs/InSb、BN/BP/BAs、AIN/AIP/AlAs/AlSb、GaN/GaP/GaAs/GaSb、InN/InP/InAs/InSb、ZnO/ZnS/ZnSe/ZnTe、CdS/CdSe/CdTe、HgS/HgSe/HgTe、BeS/BeSe/BeTe/MgS/MgSe、Ges、GeSe、GeTe、SnS、SnSe、SeTe、PbO、PbS、PbSe、PbTe、CuF、CuCl、CuBr、Cul、AgF、AgCl、AgBr、Agl、BeSiN2、CaCN2、ZeGeP2、CdSnAs2、ZnSnSb2、CuGeP3、CuSi2P3、(Cu、Ag)(Al、Ga、In、Tl、Fe)(S、Se、Te)2、Si3N4、Ge3N4、A1203、(Al、Ga、In)2(S、Se、Te)3、A12C0組成的組中選取的半導體；該摻雜半導體包含來自由下列物質組成的一組中的摻雜物質來自周期表的III族的P型摻雜物質；來自周期表的V族的n型摻雜物質；從由B、A1和In組成的組中選出的P型摻雜物質；從由P、As和Sb組成的組中選出的n型摻雜物質；來自周期表的II族的P型摻雜物質；從由Mg、Zn、Cd和Hg組成的組中選出的p型摻雜物質；來自周期表的IV族的n型摻雜物質；從由C和Si組成的組中選出的p型摻雜物質；或從由Si、Ge、Sn、S、Se和Te組成的組中選出的n型摻雜物質；該摻雜半導體在該半導體的生長過程中被摻雜。而在另一個實施方案中，提供了在表面上裝配多個拉長結構的方法，其中，拉長結構中的一個或更多至少是下列其中之一單晶體；拉長且體摻雜的半導體，該半導體在沿其縱軸的任意點上具有小于500納米的最大橫截面尺寸；以及具有至少一個具有最小寬度小于500納米的自支撐且體摻雜的半導體；并且其中該方法包含操作在液相表面上分散一個或多個拉長結構以形成Langmuir-Blodgett薄膜；壓縮該Langmuir-Blodgett薄膜；并把壓縮過的Langmuir-Blodgett薄膜轉移到表面上。在該實施方案的一個方面，表面是襯底的表面。在該實施方案的附加方面拉長結構中至少有一個是半導體；拉長結構中至少有一個是摻雜的半導體；拉長結構中至少有一個是體摻雜的半導體；結構中至少有一個是摻雜的單晶半導體；結構中至少有一個是拉長且體摻雜的半導體，該半導體在沿其縱軸的任意點上具有小于500納米的最大橫截面尺寸；結構中至少有一個是至少一部分具有最小寬度小于500納米的自支撐且體摻雜的半導體；結構中至少有一個是摻雜的半導體，該半導體至少是下列其中之一單晶體；拉長且體摻雜的半導體，該半導體在沿其縱軸的任意點上具有小于500納米的最大橫截面尺寸；以及具有至少一部分具有最小寬度小于500納米的自支撐且體摻雜的半導體；該摻雜半導體包含來自由Si、Ge、Sn、Se、Te、B，金剛石、P、B-C、B-P(BP6)、B-Si、Si-C、Si_Ge、Si-Sn和Ge_Sn、SiC、BN/BP/BAs、AIN/AIP/AlAs/AlSb、GaN/GaP/GaAs/GaSb、InN/InP/InAs/InSb、BN/BP/BAs、AIN/AIP/AlAs/AlSb、GaN/GaP/GaAs/GaSb、InN/InP/InAs/InSb、ZnO/ZnS/ZnSe/ZnTe、CdS/CdSe/CdTe、HgS/HgSe/HgTe、BeS/BeSe/BeTe/MgS/MgSe、Ges、GeSe、GeTe、SnS、SnSe、SeTe、PbO、PbS、PbSe、PbTe、CuF、CuCl、CuBr、Cul、AgF、AgCl、AgBr、Agl、BeSiN2、CaCN2、ZeGeP2、CdSnAs2、ZnSnSb2、CuGeP3、CuSi2P3、(Cu、Ag)(Al、Ga、In、Tl、Fe)(S、Se、Te)2、Si3N4、Ge3N4、A1203、(Al、Ga、In)2(S、Se、Te)3、A12C0組成的組中選取的半導體；該摻雜半導體包含來自由下列物質組成的一組中的摻雜物質來自周期表的III族的P型摻雜物質；來自周期表的V族的n型摻雜物質；從由B、A1和In組成的組中選出的P型摻雜物質；從由P、As和Sb組成的組中選出的n型摻雜物質；來自周期表的II族的P型攙雜物質；從由Mg、Zn、Cd和Hg組成的一族中選出的p型摻雜物質；來自周期表的IV族的n型摻雜物質；從由C和Si組成的組中選出的p型摻雜物質；或從由Si、Ge、Sn、S、Se和Te組成的組中選出的n型摻雜物質；該摻雜半導體在該半導體的生長過程中被摻雜。在另一個實施方案中，提供了在表面上裝配多個一個或更多拉長結構的方法，其中，拉長結構中至少有一個至少是下列其中之一單晶體；拉長且體摻雜的半導體，該半導體在沿其縱軸的任意點上具有小于500納米的最大橫截面尺寸；以及具有至少一部分具有最小寬度小于500納米的自支撐且體摻雜的半導體；并且其中該方法包含操作在柔性基體中分散一個或多個拉長結構；在一個方向上拉伸該柔性基體以在一個或多個拉長結構上產生導致至少一個拉長結構在該方向上對準的剪應力；移去該柔性基體；并將至少一個對準的拉長結構轉移到表面上。在該實施方案的多個不同方面該方向平行于表面平面，拉伸操作包括用電感應作用力拉伸柔性基體；拉伸操作包括用光感應作用力拉伸柔性基體；拉伸操作包括用機械感應作用力拉伸柔性基體；拉伸操作包括用磁感應作用力拉伸柔性基體；該表面是襯底的表面；柔性基體是聚合物。在該實施方案的附加方面拉長結構中至少有一個是半導體；拉長結構中至少有一個是摻雜的半導體；拉長結構中至少有一個是體摻雜的半導體；結構中至少有一個是摻雜的單晶半導體；結構中至少有一個是拉長且體摻雜的半導體，該半導體在沿其縱軸的任意點上具有小于500納米的最大橫截面尺寸；結構中至少有一個是至少一部分具有最小寬度小于500納米的自支撐且體摻雜的半導體；結構中至少有一個是摻雜的半導體，該半導體至少是下列其中之一單晶體；拉長且體摻雜的半導體，該半導體在沿其縱軸的任意點上具有小于500納米的最大橫截面尺寸；以及具有至少一部分具有最小寬度小于500納米的自支撐且體摻雜的半導體；該摻雜半導體包含來自由Si、Ge、Sn、Se、Te、B，金剛石、P、B-C、B-P(BP6)、B-Si、Si-C、Si_Ge、Si-Sn和Ge_Sn、SiC、BN/BP/BAs、AIN/AIP/AlAs/AlSb、GaN/GaP/GaAs/GaSb、InN/InP/InAs/InSb、BN/BP/BAs、AIN/AIP/AlAs/AlSb、GaN/GaP/GaAs/GaSb、InN/InP/InAs/InSb、ZnO/ZnS/ZnSe/ZnTe、CdS/CdSe/CdTe、HgS/HgSe/HgTe、BeS/BeSe/BeTe/MgS/MgSe、Ges、GeSe、GeTe、SnS、SnSe、SeTe、PbO、PbS、PbSe、PbTe、CuF、CuCl,CuBr、Cul、AgF、AgCl、AgBr、Agl、BeSiN2、CaCN2、ZeGeP2、CdSnAs2、ZnSnSb2、CuGeP3、CuSi2P3、(Cu、Ag)(Al、Ga、In、Tl、Fe)(S、Se、Te)2、Si3N4、Ge3N4、A1203、(Al、Ga、In)2(S、Se、Te)3、A12C0組成的組中選取的半導體；該摻雜半導體包含來自由下列物質組成的一組中的摻雜物質來自周期表的III族的P型摻雜物質；來自周期表的V族的n型摻雜物質；從由B、A1和In組成的組中選出的P型摻雜物質；從由P、As和Sb組成的組中選出的n型摻雜物質；來自周期表的II族的P型摻雜物質；從由Mg、Zn、Cd和Hg組成的組中選出的p型摻雜物質；來自周期表的IV族的n型摻雜物質；從由C和Si組成的組中選出的p型摻雜物質；或從由Si、Ge、Sn、S、Se和Te組成的組中選出的n型摻雜物質；該摻雜半導體在該半導體的生長過程中被摻雜。在另一個實施方案中，提供了用于生長摻雜半導體的系統，該系統包含用于提供半導體分子和摻雜物質分子的裝置；和用于在半導體生長過程中將摻雜物質分子摻入半導體分子中以產生摻雜半導體的裝置。在該實施方案的附加方面，拉長結構中至少有一個是半導體；拉長結構中至少有一個是摻雜的半導體；拉長結構中至少有一個是體摻雜的半導體；結構中至少有一個是摻雜的單晶半導體；結構中至少有一個是拉長且體摻雜的半導體，該半導體在沿其縱軸的任意點上具有小于500納米的最大橫截面尺寸；結構中至少有一個是至少一部分具有最小寬度小于500納米的自支撐且體摻雜的半導體；結構中至少有一個是摻雜的半導體，該半導體至少是下列其中之一單晶體；拉長且體摻雜的半導體，該半導體在沿其縱軸的任意點上具有小于500納米的最大橫截面尺寸；以及具有至少一個具有最小寬度小于500納米的自支撐且體摻雜的半導體；該摻雜半導體包含來自由Si、Ge、Sn、Se、Te、B，金剛石、P、B-C、B-P(BP6)、B-Si、Si-C、Si_Ge、Si-Sn和Ge_Sn、SiC、BN/BP/BAs、AIN/AIP/AlAs/AlSb、GaN/GaP/GaAs/GaSb、InN/InP/InAs/InSb、BN/BP/BAs、AIN/AIP/AlAs/AlSb、GaN/GaP/GaAs/GaSb、InN/InP/InAs/InSb、ZnO/ZnS/ZnSe/ZnTe、CdS/CdSe/CdTe、HgS/HgSe/HgTe、BeS/BeSe/BeTe/MgS/MgSe、Ges、GeSe、GeTe、SnS、SnSe、SeTe、PbO、PbS、PbSe、PbTe、CuF、CuCl、CuBr、Cul、AgF、AgCl、AgBr、Agl、BeSiN2、CaCN2、ZeGeP2、CdSnAs2、ZnSnSb2、CuGeP3、CuSi2P3、(Cu、Ag)(Al、Ga、In、Tl、Fe)(S、Se、Te)2、Si3N4、Ge3N4、A1203、(Al、Ga、In)2(S、Se、Te)3、A12C0組成的組中選取的半導體；該摻雜半導體包含來自由下列物質組成的一組中的摻雜物質來自周期表的III族的P型摻雜物質；來自周期表的V族的n型摻雜物質；從由B、A1和In組成的組中選出的P型摻雜物質；從由P、As和Sb組成的組中選出的n型摻雜物質；來自周期表的II族的P型摻雜物質；從由Mg、Zn、Cd和Hg組成的組中選出的p型摻雜物質；來自周期表的IV族的n型摻雜物質；從由C和Si組成的組中選出的p型摻雜物質；或從由Si、Ge、Sn、S、Se和Te組成的組中選出的n型摻雜物質；該摻雜半導體在該半導體的生長過程中被摻雜。在另一個實施方案中，提供了用于在表面上裝配一個或更多拉長結構的系統，該系統包含用于在表面上流動包含一個或更多拉長結構的流體的裝置；和用于在表面上對準一個或更多拉長結構以形成拉長結構陣列的裝置。在該實施方案的附加方面，拉長結構中至少有一個是半導體；拉長結構中至少有一個是摻雜的半導體；拉長結構中至少有一個是體摻雜的半導體；結構中至少有一個是摻雜的單晶半導體；結構中至少有一個是拉長且體摻雜的半導體，該半導體在沿其縱軸的任意點上具有小于500納米的最大橫截面尺寸；結構中至少有一個是至少一部分具有最小寬度小于500納米的自支撐且體摻雜的半導體；結構中至少有一個是摻雜的半導體，該半導體至少是下列其中之一單晶體；拉長且體摻雜的半導體，該半導體在沿其縱軸的任意點上具有小于500納米的最大橫截面尺寸；以及具有至少一部分具有最小寬度小于500納米的自支撐且體摻雜的半導體；該摻雜半導體包含來自由Si、Ge、Sn、Se、Te、B，金剛石、P、B-C、B-P(BP6)、B-Si、Si-C、Si_Ge、Si-Sn和Ge_Sn、SiC、BN/BP/BAs、AIN/AIP/AlAs/AlSb、GaN/GaP/GaAs/GaSb、InN/InP/InAs/InSb、BN/BP/BAs、AIN/AIP/AlAs/AlSb、GaN/GaP/GaAs/GaSb、InN/InP/InAs/InSb、ZnO/ZnS/ZnSe/ZnTe、CdS/CdSe/CdTe、HgS/HgSe/HgTe、BeS/BeSe/BeTe/MgS/MgSe、Ges、GeSe、GeTe、SnS、SnSe、SeTe、PbO、PbS、PbSe、PbTe、CuF、CuCl、CuBr、Cul、AgF、AgCl、AgBr、Agl、BeSiN2、CaCN2、ZeGeP2、CdSnAs2、ZnSnSb2、CuGeP3、CuSi2P3、(Cu、Ag)(Al、Ga、In、Tl、Fe)(S、Se、Te)2、Si3N4、Ge3N4、A1203、(Al、Ga、In)2(S、Se、Te)3、A12C0組成的組中選取的半導體；該摻雜半導體包含來自由下列物質組成的一組中的摻雜物質來自周期表的III族的P型摻雜物質；來自周期表的V族的n型摻雜物質；從由B、A1和In組成的組中選出的P型摻雜物質；從由P、As和Sb組成的組中選出的n型摻雜物質；來自周期表的II族的P型摻雜物質；從由Mg、Zn、Cd和Hg組成的組中選出的p型摻雜物質；來自周期表的IV族的n型摻雜物質；從由C和Si組成的組中選出的p型摻雜物質；或從由Si、Ge、Sn、S、Se和Te組成的組中選出的n型摻雜物質；該摻雜半導體在該半導體的生長過程中被摻雜。而在另一個實施方案中，提供了用于在表面上裝配一個或更多拉長結構的系統，其中，拉長結構中有一個或更多是下列至少其中之一單晶體；拉長且體摻雜的半導體，該半導體在沿其縱軸的任意點上具有小于500納米的最大橫截面尺寸；以及具有至少一個具有最小寬度小于500納米的自支撐且體摻雜的半導體；并且其中該系統包含用一種或更多將一種或更多拉長結構吸引到表面上特定位置的功能來調節表面的裝置，和用于使用該一種或更多功能通過把一個或更多拉長結構吸引到特定位置來對準一個或更多拉長結構的裝置。在該實施方案的附加方面，拉長結構中至少有一個是半導體；拉長結構中至少有一個是摻雜的半導體；拉長結構中至少有一個是體摻雜的半導體；結構中至少有一個是摻雜的單晶半導體；結構中至少有一個是拉長且體摻雜的半導體，該半導體在沿其縱軸的任意點上具有小于500納米的最大橫截面尺寸；結構中至少有一個是至少一部分具有最小寬度小于500納米的自支撐且體摻雜的半導體；結構中至少有一個是摻雜的半導體，該半導體至少是下列其中之一單晶體；拉長且體摻雜的半導體，該半導體在沿其縱軸的任意點上具有小于500納米的最大橫截面尺寸；以及具有至少一部分具有最小寬度小于500納米的自支撐且體摻雜的半導體；該摻雜半導體包含來自由Si、Ge、Sn、Se、Te、B，金剛石、P、B-C、B-P(BP6)、B-Si、Si-C、Si_Ge、Si-Sn和Ge_Sn、SiC、BN/BP/BAs、AIN/AIP/AlAs/AlSb、GaN/GaP/GaAs/GaSb、InN/InP/InAs/InSb、BN/BP/BAs、AIN/AIP/AlAs/AlSb、GaN/GaP/GaAs/GaSb,InN/InP/InAs/InSb、ZnO/ZnS/ZnSe/ZnTe、CdS/CdSe/CdTe、HgS/HgSe/HgTe、BeS/BeSe/BeTe/MgS/MgSe、Ges、GeSe、GeTe、SnS、SnSe、SeTe、PbO、PbS、PbSe、PbTe、CuF、CuCl,CuBr、Cul、AgF、AgCl、AgBr、Agl、BeSiN2、CaCN2、ZeGeP2、CdSnAs2、ZnSnSb2、CuGeP3、CuSi2P3、(Cu、Ag)(Al、Ga、In、Tl、Fe)(S、Se、Te)2、Si3N4、Ge3N4、A1203、(Al、Ga、In)2(S、Se、Te)3、A12C0組成的組中選取的半導體；該摻雜半導體包含來自由下列物質組成的一組中的摻雜物質來自周期表的III族的P型摻雜物質；來自周期表的V族的n型摻雜物質；從由B、A1和In組成的組中選出的P型摻雜物質；從由P、As和Sb組成的組中選出的n型摻雜物質；來自周期表的II族的P型摻雜物質；從由Mg、Zn、Cd和Hg組成的組中選出的p型摻雜物質；來自周期表的IV族的n型摻雜物質；從由C和Si組成的組中選出的p型摻雜物質；或從由Si、Ge、Sn、S、Se和Te組成的組中選出的n型摻雜物質；該摻雜半導體在該半導體的生長過程中被摻雜。在另一個實施方案中，提供了用于在表面上裝配多個拉長結構的系統，其中，拉長結構中有一個或更多至少是下列其中之一單晶體；拉長且體摻雜的半導體，該半導體在沿其縱軸的任意點上具有小于500納米的最大橫截面尺寸；以及具有至少一部分具有最小寬度小于500納米的自支撐且體摻雜的半導體；并且其中該系統包含用于把多個拉長結構沉積到表面上的裝置，和用于使表面帶電以在該多個拉長結構中的兩個或更多之間產生靜電作用力的裝置。在該實施方案的附加方面，拉長結構中至少有一個是半導體；拉長結構中至少有一個是摻雜的半導體；拉長結構中至少有一個是體摻雜的半導體；結構中至少有一個是摻雜的單晶半導體；結構中至少有一個是拉長且體摻雜的半導體，該半導體在沿其縱軸的任意點上具有小于500納米的最大橫截面尺寸；結構中至少有一個是至少一部分具有最小寬度小于500納米的自支撐且體摻雜的半導體；結構中至少有一個是摻雜的半導體，該半導體至少是下列其中之一單晶體；拉長且體摻雜的半導體，該半導體在沿其縱軸的任意點上具有小于500納米的最大橫截面尺寸；以及具有至少一個具有最小寬度小于500納米的自支撐且體摻雜的半導體；該摻雜半導體包含來自由Si、Ge、Sn、Se、Te、B，金剛石、P、B-C、B-P(BP6)、B-Si、Si-C、Si_Ge、Si-Sn和Ge_Sn、SiC、BN/BP/BAs、AIN/AIP/AlAs/AlSb、GaN/GaP/GaAs/GaSb、InN/InP/InAs/InSb、BN/BP/BAs、AIN/AIP/AlAs/AlSb、GaN/GaP/GaAs/GaSb、InN/InP/InAs/InSb、ZnO/ZnS/ZnSe/ZnTe、CdS/CdSe/CdTe、HgS/HgSe/HgTe、BeS/BeSe/BeTe/MgS/MgSe、Ges、GeSe、GeTe、SnS、SnSe、SeTe、PbO、PbS、PbSe、PbTe、CuF、CuCl、CuBr、Cul、AgF、AgCl、AgBr、Agl、BeSiN2、CaCN2、ZeGeP2、CdSnAs2、ZnSnSb2、CuGeP3、CuSi2P3、(Cu、Ag)(Al、Ga、In、Tl、Fe)(S、Se、Te)2、Si3N4、Ge3N4、A1203、(Al、Ga、In)2(S、Se、Te)3、A12C0組成的組中選取的半導體；該摻雜半導體包含來自由下列物質組成的一組中的摻雜物質來自周期表的III族的P型摻雜物質；來自周期表的V族的n型摻雜物質；從由B、A1和In組成的組中選出的P型摻雜物質；從由P、As和Sb組成的組中選出的n型摻雜物質；來自周期表的II族的P型摻雜物質；從由Mg、Zn、Cd和Hg組成的組中選出的p型摻雜物質；來自周期表的IV族的n型摻雜物質；從由C和Si組成的組中選出的p型摻雜物質；或從由Si、Ge、Sn、S、Se和Te組成的組中選出的n型摻雜物質；該摻雜半導體在該半導體的生長過程中被摻雜。在另一個實施方案中，提供了用于在表面上裝配多個拉長結構的系統，其中，拉長結構中的一個或更多至少是下列其中之一單晶體；拉長且體摻雜的半導體，該半導體在沿其縱軸的任意點上具有小于500納米的最大橫截面尺寸；以及具有至少一個具有最小寬度小于500納米的自支撐且體摻雜的半導體；并且其中該系統包含用于在液相表面上分散一個或多個拉長結構以形成Langmuir-Blodgett薄膜的裝置；用于壓縮該Langmuir-Blodgett薄膜的裝置；和用于把壓縮過的Langmuir-Blodgett薄膜轉移到表面上的裝置。在該實施方案的附加方面拉長結構中至少有一個是半導體；拉長結構中至少有一個是摻雜的半導體；拉長結構中至少有一個是體摻雜的半導體；結構中至少有一個是摻雜的單晶半導體；結構中至少有一個是拉長且體摻雜的半導體，該半導體在沿其縱軸的任意點上具有小于500納米的最大橫截面尺寸；結構中至少有一個是至少一部分具有最小寬度小于500納米的自支撐且體摻雜的半導體；結構中至少有一個是摻雜的半導體，該半導體至少是下列其中之一單晶體；拉長且體摻雜的半導體，該半導體在沿其縱軸的任意點上具有小于500納米的最大橫截面尺寸；以及具有至少一部分具有最小寬度小于500納米的自支撐且體摻雜的半導體；該摻雜半導體包含來自由Si、Ge、Sn、Se、Te、B，金剛石、P、B-C、B-P(BP6)、B-Si、Si-C、Si_Ge、Si-Sn和Ge_Sn、SiC、BN/BP/BAs、AIN/AIP/AlAs/AlSb、GaN/GaP/GaAs/GaSb、InN/InP/InAs/InSb、BN/BP/BAs、AIN/AIP/AlAs/AlSb、GaN/GaP/GaAs/GaSb、InN/InP/InAs/InSb、ZnO/ZnS/ZnSe/ZnTe、CdS/CdSe/CdTe、HgS/HgSe/HgTe、BeS/BeSe/BeTe/MgS/MgSe、Ges、GeSe、GeTe、SnS、SnSe、SeTe、PbO、PbS、PbSe、PbTe、CuF、CuCl、CuBr、Cul、AgF、AgCl、AgBr、Agl、BeSiN2、CaCN2、ZeGeP2、CdSnAs2、ZnSnSb2、CuGeP3、CuSi2P3、(Cu、Ag)(Al、Ga、In、Tl、Fe)(S、Se、Te)2、Si3N4、Ge3N4、A1203、(Al、Ga、In)2(S、Se、Te)3、A12C0組成的組中選取的半導體；該摻雜半導體包含來自由下列物質組成的一組中的摻雜物質來自周期表的III族的P型摻雜物質；來自周期表的V族的n型摻雜物質；從由B、A1和In組成的組中選出的P型摻雜物質；從由P、As和Sb組成的組中選出的n型摻雜物質；來自周期表的II族的P型摻雜物質；從由Mg、Zn、Cd和Hg組成的組中選出的p型摻雜物質；來自周期表的IV族的n型摻雜物質；從由C和Si組成的組中選出的p型摻雜物質；或從由Si、Ge、Sn、S、Se和Te組成的組中選出的n型摻雜物質；該摻雜半導體在該半導體的生長過程中被摻雜。在另一個實施方案中，提供了在表面上裝配多個一個或更多拉長結構的系統，其中，拉長結構中至少有一個至少是下列其中之一單晶體；拉長且體摻雜的半導體，該半導體在沿其縱軸的任意點上具有小于500納米的最大橫截面尺寸；以及具有至少一部分具有最小寬度小于500納米的自支撐且體摻雜的半導體；并且其中該系統包含用于在柔性基體中分散一個或多個拉長結構的裝置；用于在一個方向上拉伸該柔性基體以在一個或多個拉長結構上產生導致至少一個拉長結構在該方向上對準的剪應力的裝置；用于移去柔性基體的裝置；并將至少一個對準的拉長結構轉移到表面上的裝置。在該實施方案的附加方面拉長結構中至少有一個是半導體；拉長結構中至少有一個是摻雜的半導體；拉長結構中至少有一個是體摻雜的半導體；結構中至少有一個是摻雜的單晶半導體；結構中至少有一個是拉長且體摻雜的半導體，該半導體在沿其縱軸的任意點上具有小于500納米的最大橫截面尺寸；結構中至少有一個是至少一部分具有最小寬度小于500納米的自支撐且體摻雜的半導體；結構中至少有一個是摻雜的半導體，該半導體至少是下列其中之一單晶體；拉長且體摻雜的半導體，該半導體在沿其縱軸的任意點上具有小于500納米的最大橫截面尺寸；以及具有至少一部分具有最小寬度小于500納米的自支撐且體摻雜的半導體；該摻雜半導體包含來自由Si、Ge、Sn、Se、Te、B，金剛石、P、B-C、B-P(BP6)、B-Si、Si-C、Si_Ge、Si-Sn和Ge_Sn、SiC、BN/BP/BAs、AIN/AIP/AlAs/AlSb、GaN/GaP/GaAs/GaSb、InN/InP/InAs/InSb、BN/BP/BAs、AIN/AIP/AlAs/AlSb、GaN/GaP/GaAs/GaSb、InN/InP/InAs/InSb、ZnO/ZnS/ZnSe/ZnTe、CdS/CdSe/CdTe、HgS/HgSe/HgTe、BeS/BeSe/BeTe/MgS/MgSe、Ges、GeSe、GeTe、SnS、SnSe、SeTe、PbO、PbS、PbSe、PbTe、CuF、CuCl、CuBr、Cul、AgF、AgCl、AgBr、Agl、BeSiN2、CaCN2、ZeGeP2、CdSnAs2、ZnSnSb2、CuGeP3、CuSi2P3、(Cu、Ag)(Al、Ga、In、Tl、Fe)(S、Se、Te)2、Si3N4、Ge3N4、A1203、(Al、Ga、In)2(S、Se、Te)3、A12C0組成的組中選取的半導體；該摻雜半導體包含來自由下列物質組成的一組中的摻雜物質來自周期表的III族的P型摻雜物質；來自周期表的V族的n型摻雜物質；從由B、A1和In組成的組中選出的P型摻雜物質；從由P、As和Sb組成的組中選出的n型摻雜物質；來自周期表的II族的P型摻雜物質；從由Mg、Zn、Cd和Hg組成的組中選出的p型摻雜物質；來自周期表的IV族的n型摻雜物質；從由C和Si組成的組中選出的p型摻雜物質；或從由Si、Ge、Sn、S、Se和Te組成的組中選出的n型摻雜物質；該摻雜半導體在該半導體的生長過程中被摻雜。本發明的另一方面還涉及以下項目1.一種獨立式的體攙雜半導體，其特征在于包括至少一個具有小于500納米的最小寬度的部分。2.如項目1所述半導體，其中，所述半導體包括包含第一半導體的內核；和所述內核外部的一個或更多外殼，外殼中至少有一個包含不同于所述第一半導體的材料。3.如項目1所述半導體，其中，所述半導體包括基本半導體。4.如項目3所述半導體，其中，所述基本半導體選自由Si、Ge、Sn、Se、Te、B，Diamond和P組成的一族。5.如項目1所述半導體，其中，所述半導體包括基本半導體的固溶體。6.如項目5所述半導體，其中，所述固溶體選自由8-(、8-(86)、8-51、31-(、Si-Ge、Si-Sn和Ge_Sn組成的一族。7.如項目1所述半導體，其中，所述半導體包含IV族-IV族半導體。8.如項目7所述半導體，其中，所述IV族-IV族半導體是SiC。9.如項目1所述半導體，其中，所述半導體包括III族-V族半導體。10.如項目9所述半導體，其中，所述III族-V族半導體選自由BN/BP/BAs、AIN/AIP/AlAs/AlSb,GaN/GaP/GaAs/GaSb和InN/InP/InAs/InSb組成的一族。11.如項目1所述半導體，其中，所述半導體包括合金，所述合金包含兩種或更多的來自由BN/BP/BAs、AIN/AIP/AlAs/AlSb、GaN/GaP/GaAs/GaSb、InN/InP/InAs/InSb組成的一族中的in族-v族半導體的組合。12.如項目1所述半導體，其中，所述半導體包括II族-VI族半導體。13.如項目12所述半導體，其中，所述II族-VI族半導體選自由ZnO/ZnS/ZnSe/ZnTe、CdS/CdSe/CdTe、HgS/HgSe/HgTe、BeS/BeSe/BeTe/MgS/MgSe組成的一族。14.如項目1所述半導體，其中，所述半導體包括合金，所述合金包含兩種或更多的來自由ZnO/ZnS/ZnSe/ZnTe、CdS/CdSe/CdTe、HgS/HgSe/HgTe、BeS/BeSe/BeTe/MgS/MgSe組成的一族中的II族-VI族半導體的組合。15.如項目1所述半導體，其中，所述半導體包括合金，所述合金包含來自ZnO/ZnS/ZnSe/ZnTe、CdS/CdSe/CdTe、HgS/HgSe/HgTe、BeS/BeSe/BeTe/MgS/MgSe組成的一族的II族-VI族半導體和來自BN/BP/BAs、AIN/AIP/AlAs/AlSb、GaN/GaP/GaAs/GaSb、InN/InP/InAs/InSb組成的一族的III-V族半導體的組合。16.如項目1所述半導體，其中，所述半導體包括IV族-VI族半導體。17.如項目16所述半導體，其中，所述半導體選自由668、6656、6616、51^、51^6、SeTe,PbO、PbS、PbSe、PbTe組成的一族。18.如項目1所述半導體，其中，所述半導體包括I族-VII族半導體。19.如項目18所述半導體，其中，所述半導體選自由CuF、CuCl、CuBr、Cul、AgF、AgCl、AgBr、AgI組成的一族。20.如項目1所述半導體，其中，所述半導體包括選自由BeSiN2、CaCN2,ZeGeP2,CdSnAs2>ZnSnSb2>CuGeP3>CuSi2P3、(Cu、Ag)(Al、Ga、In、Tl、Fe)(S、Se、Te)2、Si3N4、Ge3N4>A1203、(Al、Ga、In)2(S、Se、Te)3和Al2CO組成的一族的半導體。21.如項目1所述半導體，其中，所述半導體包括ρ型攙雜物質。22.如項目1所述半導體，其中，所述半導體包括η型攙雜物質。23.如項目1所述半導體，其中，所述半導體包括來自周期表的III族的ρ型攙雜物質。24.如項目1所述半導體，其中，所述半導體包括來自周期表的V族的η型攙雜物質。25.如項目1所述半導體，其中，所述半導體包括從由Β、Α1和In組成的一族中選出的P型攙雜物質。26.項目1所述半導體，其中，所述半導體包括從由P、As和Sb組成的一族中選出的η型攙雜物質。27.如項目1所述半導體，其中，所述半導體包括來自周期表的II族的ρ型攙雜物質。28.項目27所述半導體，其中，所述ρ型攙雜物質選自由Mg、Zn、Cd和Hg組成的一族。29.如項目1所述半導體，其中，所述半導體包括來自周期表的IV族的ρ型攙雜物質。30.項目29所述半導體，其中，所述ρ型攙雜物質選自由C和Si組成的一族。31.項目27所述半導體，其中，所述η型攙雜物質選自由Si、Ge、Sn、S、Se和Te組成的一族。32.如項目1所述半導體，其中，所述最小寬度小于200納米。33.如項目1所述半導體，其中，所述最小寬度小于150納米。34.如項目1所述半導體，其中，所述最小寬度小于100納米。35.如項目1所述半導體，其中，所述最小寬度小于80納米。36.如項目1所述半導體，其中，所述最小寬度小于70納米。37.如項目1所述半導體，其中，所述最小寬度小于60納米。38.如項目1所述半導體，其中，所述最小寬度小于40納米。39.如項目1所述半導體，其中，所述最小寬度小于20納米。40.如項目1所述半導體，其中，所述最小寬度小于10納米。41.如項目1所述半導體，其中，所述最小寬度小于5納米。42.如項目1所述半導體，其中，所述半導體被拉長，并且所述至少一個部分是縱剖面。43.如項目42所述半導體，其中，所述縱剖面，剖面的長度和最大寬度的比值大于41。44.如項目42所述半導體，其中，所述縱剖面，剖面的長度和最大寬度的比值大于101。45.如項目42所述半導體，其中，所述縱剖面，剖面的長度和最大寬度的比值大于100I046.如項目42所述半導體，其中，所述縱剖面，剖面的長度和最大寬度的比值大于10001。47.如項目1所述半導體，其中，所述半導體包括單晶體。48.如項目1所述半導體，其中，所述半導體是器件的零件。49.如項目1所述半導體，其中，所述半導體是η攙雜的。50.如項目1所述半導體，其中，所述半導體是ρ攙雜的。51.如項目1所述半導體，其中，所述半導體是磁性的。52.如項目51所述半導體，其中，所述半導體包括使得所述半導體有磁性的攙雜物質。53.如項目51所述半導體，其中，所述半導體是鐵磁性的。54.如項目53所述半導體，其中，所述半導體包括使得所述半導體有鐵磁性的攙雜物質。55.如項目54所述半導體，其中，所述半導體包括二氧化錳。56.一種拉長且體攙雜的半導體，其特征在于，在沿其縱軸的任意點上具有小于500納米的最大橫截面尺寸。57.如項目56所述半導體，其中，所述半導體包括包含第一半導體的內核；和所述內核外部的一個或更多外殼，外殼中至少有一個包含不同于所述第一半導體的材料。58.如項目56所述半導體，其中，在沿著所述半導體縱軸的任意點上，剖面長度和最大寬度的比值大于41。59.如項目56所述半導體，其中，在沿著所述半導體縱軸的任意點上，剖面長度和最大寬度的比值大于101。60.如項目56所述半導體，其中，在沿著所述半導體縱軸的任意點上，剖面長度和最大寬度的比值大于1001。61.如項目56所述半導體，其中，在沿著所述半導體縱軸的任意點上，剖面長度和最大寬度的比值大于10001。62.如項目56所述半導體，其中，所述點具有小于200納米的最小寬度。63.如項目56所述半導體，其中，所述點具有小于150納米的最小寬度。64.如項目56所述半導體，其中，所述點具有小于100納米的最小寬度。65.如項目56所述半導體，其中，所述點具有小于80納米的最小寬度。66.如項目56所述半導體，其中，所述點具有小于70納米的最小寬度。67.如項目56所述半導體，其中，所述點具有小于60納米的最小寬度。68.如項目56所述半導體，其中，所述點具有小于40納米的最小寬度。69.如項目56所述半導體，其中，所述點具有小于20納米的最小寬度。70.如項目56所述半導體，其中，所述點具有小于10納米的最小寬度。71.如項目56所述半導體，其中，所述點具有小于5納米的最小寬度。72.如項目56所述半導體，其中，所述半導體包含單晶體。73.如項目56所述半導體，其中，所述半導體是獨立式的。74.如項目56所述半導體，其中，所述半導體是器件的零件。75.如項目56所述半導體，其中，所述半導體是η攙雜的。76.如項目56所述半導體，其中，所述半導體是ρ攙雜的。77.一種攙雜的半導體，其特征在于包括有單晶體。78.如項目77所述半導體，其中，所述半導體包括包含第一半導體的內核；和所述內核外部的一個或更多外殼，外殼中至少有一個包含不同于所述第一半導體的材料。79.如項目77所述半導體，其中，所述半導體是體攙雜的。80.如項目77所述半導體，其中，所述半導體是獨立式的。81.如項目77所述半導體，其中，所述半導體包含具有小于500納米的寬度的部分。82.如項目77所述半導體，其中，所述半導體被拉長。83.如項目77所述半導體，其中，所述半導體是器件的零件。84.如項目77所述半導體，其中，所述半導體是η攙雜的。85.如項目77所述半導體，其中，所述半導體是ρ攙雜的。86.一種攙雜的半導體，所述半導體在生長過程中被攙雜。87.如項目86所述半導體，其中，通過向所述半導體的一個或多個分子以及攙雜物質的一個或多個分子施加能量生長所述攙雜半導體。88.如項目86所述半導體，其中，通過向所述半導體的一個或多個分子以及攙雜物質的一個或多個分子施加能量生長所述攙雜半導體。89.如項目86所述半導體，其中，通過向所述半導體的一個或多個分子以及攙雜物質的一個或多個分子施加能量生長所述攙雜半導體。90.如項目86所述半導體，其中，所述半導體是體攙雜的。91.如項目86所述半導體，其中，所述半導體包含單晶體。92.如項目86所述半導體，其中，所述半導體是獨立式的。93.如項目86所述半導體，其中，所述半導體包含具有小于500納米的寬度的部分。94.如項目86所述半導體，其中，所述半導體被拉長。95.如項目86所述半導體，其中，所述半導體是η攙雜的。96.如項目86所述半導體，其中，所述半導體是ρ攙雜的。97.一種體攙雜半導體，其特征在于，其至少是下列其中之一單晶體；拉長且體攙雜的半導體，所述半導體在沿其縱軸上的任意點上具有小于500納米的最大橫截面尺寸；至少一部分具有小于500納米的最小寬度的獨立式且體攙雜的半導體，其中由體攙雜的半導體剖面產生的現象表現出所述剖面尺寸所引起的量子限制。98.如項目97所述半導體，其中，所述半導體被拉長，并且所述尺寸是在沿著所述半導體的縱剖面任意點上的寬度。99.如項目98所述半導體，其中，所述縱剖面能夠不散射地輸送電載流子。100.如項目99所述半導體，其中，所述縱剖面能夠輸送電載流子以便電載流子沿彈道通過縱剖面。101.如項目99所述半導體，其中，所述縱剖面能夠輸送電載流子以便電載流子相干地通過縱剖面。102.如項目98所述半導體，其中，所述縱剖面能夠輸送電載流子以便電載流子被自旋極化。103.如項目102所述半導體，其中，所述縱剖面能夠輸送電載流子以便自旋極化的電載流子不丟失自旋信息地通過縱剖面。104.如項目98所述半導體，其中，所述縱剖面能夠響應激發發光，其中所發射光的波長和所述寬度相關。105.如項目99所述半導體，其中，所發射光的所述波長和所述寬度成比例。106.一種體攙雜半導體，其表現出相干輸送。107.一種體攙雜半導體，其表現出沿彈道輸送。108.一種體攙雜半導體，其表現出Iuttinger液態行為。109.一種包含一種或更多攙雜半導體的溶液，其中所述半導體中至少有一種是至少下列其中之一單晶體；拉長且體攙雜的半導體，所述半導體在沿其縱軸上的任意點上具有小于500納米的最大橫截面尺寸；以及具有至少一個具有小于500納米的最小寬度的部分的獨立式且體攙雜的半導體。110.一種包含至少一種攙雜半導體的器件，其中，所述至少一種攙雜半導體至少是下列其中之一單晶體；拉長且體攙雜的半導體，所述半導體在沿其縱軸上的任意點上具有小于500納米的最大橫截面尺寸；以及具有至少一個具有小于500納米的最小寬度的部分的獨立式且體攙雜的半導體。111.如項目110所述器件，其中，所述器件包括至少兩種攙雜半導體，其中，所述至少兩種攙雜半導體全都是下列其中之一單晶體；拉長且體攙雜的半導體，所述半導體在沿其縱軸上的任意點上具有小于500納米的最大橫截面尺寸；至少一部分具有小于500納米的最小寬度的獨立式且體攙雜的半導體，其中所述至少兩種半導體中的第一種表現出量子限制并且所述至少兩種半導體中的第二種操縱所述第一種的量子限制。112.如項目110所述器件，其中，所述器件包括至少兩種攙雜半導體，其中，所述至少兩種攙雜半導體全都是下列其中之一單晶體；拉長且體攙雜的半導體，所述半導體在沿其縱軸上的任意點上具有小于500納米的最大橫截面尺寸；至少一部分具有小于500納米的最小寬度的獨立式且體攙雜的半導體。113.如項目111所述器件，其中，所述至少兩種體攙雜半導體彼此之間是物理接觸的。114.如項目113所述器件，其中，所述至少兩種體攙雜半導體中的第一種是第一導電類型，所述至少兩種體攙雜半導體中的第二種是第二導電類型。115.如項目114所述器件，其中，所述第一導電類型是η型，所述第二導電類型是P型。116.如項目115所述器件，其中，所述至少兩種體攙雜半導體形成ρ-η結。117.如項目110所述器件，其中，所述至少一種半導體是獨立式的。118.如項目110所述器件，其中，所述至少一種半導體被拉長。119.如項目110所述器件，其中，所述至少一種半導體包含單晶體。120.如項目110所述器件，其中，所述至少一種半導體包括包含第一半導體的內核；和所述內核外部的一個或更多外殼，外殼中至少有一個包含不同于所述第一半導體的材料。121.如項目110所述器件，其中，所述器件包括開關。122.如項目110所述器件，其中，所述器件包括二極管。123.如項目110所述器件，其中，所述器件包括發光二極管。124.如項目110所述器件，其中，所述器件包括隧道二極管。125.如項目110所述器件，其中，所述器件包括肖特基二極管。126.如項目125所述器件，其中，所述晶體管包括雙極型結晶體管。127.如項目125所述器件，其中，所述晶體管包括場效應晶體管。128.如項目110所述器件，其中，所述器件包括反相器。129.如項目128所述器件，其中，所述反相器是互補反相器。130.如項目110所述器件，其中，所述器件包括光傳感器。131.如項目110所述器件，其中，所述器件包括用于分析物的傳感器。132.如項目131所述器件，其中，所述分析物是DNA。133.如項目110所述器件，其中，所述器件包括存儲器件。134.如項目133所述器件，其中，所述存儲器件是動態存儲器件。135.如項目133所述器件，其中，所述存儲器件是靜態存儲器件。136.如項目110所述器件，其中，所述器件包括激光器。137.如項目110所述器件，其中，所述器件包括邏輯門。138.如項目137所述器件，其中，所述邏輯門是AND門。139.如項目137所述器件，其中，所述邏輯門是NAND門。140.如項目137所述器件，其中，所述邏輯門是EXCLUSIVE-AND門。141.如項目137所述器件，其中，所述邏輯門是OR門。142.如項目137所述器件，其中，所述邏輯門是NOR門。143.如項目137所述器件，其中，所述邏輯門是EXCLUSIVE-OR門。144.如項目110所述器件，其中，所述器件包括鎖存器。145.如項目110所述器件，其中，所述器件包括寄存器。146.如項目110所述器件，其中，所述器件包括時鐘電路。147.如項目110所述器件，其中，所述器件包括邏輯陣列。148.如項目110所述器件，其中，所述器件包含狀態機。149.如項目110所述器件，其中，所述器件包括可編程電路。150.如項目110所述器件，其中，所述器件包括放大器。151.如項目110所述器件，其中，所述器件包括變壓器。152.如項目110所述器件，其中，所述器件包括信號處理器。153.如項目110所述器件，其中，所述器件包括數字電路。154.如項目110所述器件，其中，所述器件包括模擬電路。155.如項目110所述器件，其中，所述器件包括發光源。156.如項目155所述器件，其中，所述發光源以比假如所述半導體具有比所述半導體的任意部分的最小寬度更大的最小寬度時所述半導體將發射的頻率更高的頻率發光。157.如項目110所述器件，其中，所述器件包括光致發光器件。158.如項目110所述器件，其中，所述器件包括電致發光器件。159.如項目110所述器件，其中，所述器件包括整流器。160.如項目110所述器件，其中，所述器件包括光電二極管。161.如項目110所述器件，其中，所述器件包括p-n太陽能電池。162.如項目110所述器件，其中，所述器件包括光電晶體管。163.如項目110所述器件，其中，所述器件包括單電子晶體管。164.如項目110所述器件，其中，所述器件包括單光子發射器。165.如項目110所述器件，其中，所述器件包括單光子探測器。166.如項目110所述器件，其中，所述器件包括自旋電子器件。167.如項目110所述器件，其中，所述器件包括用于原子力顯微鏡的超細探針。168.如項目110所述器件，其中，所述器件包括掃描隧道顯微鏡。169.如項目110所述器件，其中，所述器件包括場發射器件。170.如項目110所述器件，其中，所述器件包括光致發光標簽。171.如項目110所述器件，其中，所述器件包括光生伏打器件。172.如項目110所述器件，其中，所述器件包括光子帶隙材料。173.如項目110所述器件，其中，所述器件包括掃描近場光學顯微鏡。174.如項目110所述器件，其中，所述器件包括具有數字和模擬元件的電路。175.如項目110所述器件，其中，所述器件包括另一種電耦合到所述至少一種體攙雜半導體的半導體。176.如項目175所述器件，其中，所述另一種半導體是包括至少一個具有小于500納米的最小寬度的部分的體攙雜半導體。177.如項目110所述器件，其中，所述器件包括另一種光耦合到所述至少一種體攙雜半導體的半導體。178.如項目177所述器件，其中，所述另一種半導體是包括至少一個具有小于500納米的最小寬度的部分的體攙雜半導體。179.如項目110所述器件，其中，所述器件包括另一種磁耦合到所述至少一種體攙雜半導體的半導體。180.如項目179所述器件，其中，所述另一種半導體是包括至少一個具有小于500納米的最小寬度的部分的體攙雜半導體。181.如項目110所述器件，其中，所述器件包括另一種和所述至少一種體攙雜半導體物理接觸的半導體。182.如項目179所述器件，其中，所述另一種半導體是下列至少其中之一單晶體；拉長且體攙雜的半導體，所述半導體在沿其縱軸上的任意點上具有小于500納米的最大橫截面尺寸；以及具有至少一個具有小于500納米的最小寬度的部分的獨立式且體攙雜的半導體。183.如項目110所述器件，其中，所述至少一種半導體被耦合到電觸頭。184.如項目110所述器件，其中，所述至少一種半導體被耦合到光觸頭。185.如項目110所述器件，其中，所述至少一種半導體被耦合到磁觸頭。186.如項目110所述器件，其中，所述至少一種半導體的導電性響應信號可控制。187.如項目186所述器件，其中，所述至少一種半導體的導電性可控制具有值域內的任意值。188.如項目186所述器件，其中，所述至少一種半導體可在兩個或更多狀態間切換。189.如項目188所述器件，其中，所述至少一種半導體可通過信號在導電狀態和絕緣狀態間切換。190.如項目188所述器件，其中，無需施加的信號，所述至少一種半導體的兩個或更多狀態可保持。191.如項目186所述器件，其中，所述至少一種半導體的所述導電性響應電信號可控制。192.如項目186所述器件，其中，所述至少一種半導體的所述導電性響應光信號可控制。193.如項目186所述器件，其中，所述至少一種半導體的所述導電性響應磁信號可控制。194.如項目186所述器件，其中，所述至少一種半導體的所述導電性響應柵極端信號可控制。195.如項目194所述器件，其中，所述柵極端信號不和所述至少一種半導體物理接觸。196.如項目110所述器件，其中，所述半導體中至少兩種形成陣列，并且陣列內的所述半導體中的至少一種是下列至少其中之一單晶體；拉長且體攙雜的半導體，所述半導體在沿其縱軸上的任意點上具有小于500納米的最大橫截面尺寸；以及具有至少一個具有小于500納米的最小寬度的部分的獨立式且體攙雜的半導體。197.如項目196所述器件，其中，所述陣列是有序陣列。198.如項目196所述器件，其中，所述陣列不是有序陣列。199.如項目110所述器件，其中，所述器件包含兩個或更多分離并且互聯的電路，所述電路中的至少一個不包含是下列至少其中之一的攙雜半導體單晶體；拉長且體攙雜的半導體，所述半導體在沿其縱軸上的任意點上具有小于500納米的最大橫截面尺寸；以及具有至少一個具有小于500納米的最小寬度的部分的獨立式且體攙雜的半導體。200.如項目110所述器件，其中，所述器件在具有一個或更多引腳的芯片上實現。201.如項目200所述器件，其中，所述芯片包含兩個或更多分離并且互聯的電路，所述電路中的至少一個不包含是下列至少其中之一的攙雜半導體單晶體；拉長且體攙雜的半導體，所述半導體在沿其縱軸上的任意點上具有小于500納米的最大橫截面尺寸；以及具有至少一個具有小于500納米的最小寬度的部分的獨立式且體攙雜的半導體。202.一種用于生長攙雜半導體的試劑的集合，該攙雜半導體將是下列至少其中之一單晶體；拉長且體攙雜的半導體，所述半導體在沿其縱軸上的任意點上具有小于500納米的最大橫截面尺寸；以及具有至少一個具有小于500納米的最小寬度的部分的獨立式且體攙雜的半導體，所述半導體包含至少一個具有小于500納米的最小寬度的部分，其中，所述集合包含半導體試劑和攙雜物質試劑。203.一種生長半導體的方法，所述方法包括操作(A)在所述半導體的生長過程中攙雜所述半導體。204.如項目203所述方法，其中，生長的半導體是至少是下列其中之一的攙雜半導體單晶體；拉長且體攙雜的半導體，所述半導體在沿其縱軸上的任意點上具有小于500納米的最大橫截面尺寸；以及具有至少一個具有小于500納米的最小寬度的部分的獨立式且體攙雜的半導體。205.如項目203所述方法，還包括操作(B)向所述攙雜半導體的表面增加一種或更多其他材料。206.如項目205所述方法，其中，操作(B)包括形成圍繞所述攙雜半導體的殼。207.如項目203所述方法，其中，操作㈧包括控制攙雜的程度。208.如項目203所述方法，其中，操作(A)包括通過向分子集合施加能量生長所述攙雜半導體，所述分子集合包含所述半導體分子和攙雜物質分子。209.如項目208所述方法，其中，操作(A)包括操作控制攙雜的程度。210.如項目209所述方法，其中，所述控制攙雜操作包括控制所述半導體分子的數量和所述攙雜物質分子數量的比值。211.如項目209所述方法，其中，操作㈧還包括使用激光汽化所述分子以形成汽化的分子。212.如項目211所述方法，其中，操作㈧還包括用所述汽化分子生長所述半導體。213.如項目211所述方法，其中，操作㈧還包括把所述汽化分子冷凝成液態團。214.如項目212所述方法，其中，操作㈧還包括用所述液態團生長所述半導體。215.如項目211所述方法，其中，操作(A)使用激光輔助催化生長執行。216.如項目208所述方法，其中，所述分子集合包含催化材料的分子團。217.如項目216所述方法，其中，操作㈧包括控制所述半導體的寬度。218.如項目217所述方法，其中，控制所述半導體的寬度包括控制所述催化團的寬度。219.如項目203所述方法，其中，操作㈧還包括至少在所述分子上進行化學氣相沉積。220.如項目203所述方法，其中，生長的所述半導體具有最小寬度小于10納米的至少一個部分。221.如項目220所述方法，其中，生長的所述半導體具有至少一個具有小于20納米的最小寬度的部分。222.如項目220所述方法，其中，生長的所述半導體具有至少一個具有小于5納米的最小寬度的部分。223.如項目203所述方法，其中，生長的所述半導體是磁性的。224.如項目223所述方法，其中，操作㈧包括用使得所述生長的半導體有磁性的材料攙雜所述半導體。225.如項目203所述方法，其中，生長的所述半導體是鐵磁性的。226.如項目225所述方法，操作㈧包括用使得所述生長的半導體有鐵磁性的材料攙雜所述半導體。227.如項目226所述方法，其中，操作㈧包括用二氧化錳攙雜所述半導體。228.一種制造器件的方法，其特征在于，該方法包括如下操作(A)使得一種或更多半導體和表面接觸，其中，所述半導體中至少一種是下列至少其中之一單晶體；拉長且體攙雜的半導體，所述半導體在沿其縱軸上的任意點上具有小于500納米的最大橫截面尺寸；以及具有至少一個具有小于500納米的最小寬度的部分的獨立式且體攙雜的半導體。229.如項目228所述方法，其中，所述表面是襯底。230.如項目228所述方法，還包括操作(B)在操作(A)前，通過向半導體分子和攙雜物質分子施加能量生長所述半導體中的至少一種。231.如項目228所述方法，其中，操作㈧包括使得包含所述至少一種或更多半導體的溶液和所述表面接觸。232.如項目231所述方法，還包括(B)使用電場把所述半導體中的一種或更多在所述表面上對齊。233.如項目232所述方法，其中，操作⑶包括在至少兩個電極之間產生電場；和把所述半導體中的一種或更多置于所述電極之間。234.如項目231所述方法，還包括操作(B)使用另一種包含一種或更多其他半導體的溶液重復操作(A)，其中，所述其他半導體中的至少一種是下列至少其中之一單晶體；拉長且體攙雜的半導體，所述半導體在沿其縱軸上的任意點上具有小于500納米的最大橫截面尺寸；以及具有至少一個具有小于500納米的最小寬度的部分的獨立式且體攙雜的半導體。235.如項目228所述方法，還包括操作(B)調節所述表面以把所述一種或更多接觸的半導體連接到所述表面。236.如項目235所述方法，其中，操作⑶包括在所述表面上形成溝道。237.如項目235所述方法，其中，操作(B)包括在所述表面上形成樣式。238.如項目228所述方法，還包括(B)使用電場把所述半導體中的一種或更多在所述表面上對齊。239.如項目238所述方法，其中，操作(B)包括在至少兩個電極之間產生電場；和把所述半導體中的一種或更多置于所述電極之間。240.一種產生光的方法，其特征在于，該方法包括如下操作(A)向一種或更多半導體施加能量引起所述一種或更多半導體發光，其中，所述半導體中的至少一種是下列至少其中之一單晶體；拉長且體攙雜的半導體，所述半導體在沿其縱軸上的任意點上具有小于500納米的最大橫截面尺寸；以及具有至少一個具有小于500納米的最小寬度的部分的獨立式且體攙雜的半導體。241.如項目240所述方法，其中，所述半導體包括直接帶隙半導體。242.如項目240所述方法，其中，操作㈧包括跨越兩種交叉的半導體的結施加電壓，每種半導體具有小于500納米的最小寬度。243.如項目242所述方法，其中，每種半導體具有小于100納米的最小寬度。244.如項目240所述方法，還包括操作(B)通過控制所述至少一種具有小于100納米的最小寬度的半導體的尺寸控制所發射光的波長。245.如項目244所述方法，其中，所述半導體被拉長，并且操作(B)包括控制所述拉長半導體的寬度。246.如項目244所述方法，其中該半導體具有一個性質，即如果大量的所述半導體具有最小最短尺寸，則其在第一波長發光，并且所述半導體受控制的尺寸小于所述最小最短尺寸。247.一種制造具有攙雜半導體元件和一個或更多其他元件的器件的方法，所述方法包括操作(A)在半導體生長過程中攙雜半導體，以產生所述攙雜半導體元件；和(B)把所述攙雜半導體元件連接到所述一個或更多其他元件中的至少一個。248.如項目247所述方法，其中，所述攙雜半導體元件是至少下列其中之一單晶體；拉長且體攙雜的半導體，所述半導體在沿其縱軸上的任意點上具有小于500納米的最大橫截面尺寸；以及具有至少一個具有小于500納米的最小寬度的部分的獨立式且體攙雜的半導體。250.一種用于可控制的裝配具有拉長單元的半導體器件的過程，所述拉長單元在橫越所述單元的方向上在納米尺度上具有特征尺寸，所述過程包括產生至少一個第一攙雜類型的第一單元；將所述第一單元定向到第一方向上，并把所述第一單元連接到至少一個第一觸點上以使得電流得以流過所述第一單元。251.如項目250所述過程，還包括產生至少一個第二攙雜類型的第二單元；將所述第二單元定向到第二方向上，并把所述第二單元連接到至少一個第二觸點上以允許電流在所述第一和第二單元之間流動。252.如項目251所述過程，其中，如果所述第一攙雜類型是ρ型，則所述第二攙雜類型是η型，如果所述第一攙雜類型是η型，則所述第二攙雜類型是ρ型。253.如項目251所述過程，其中，通過施加電場和液體流中至少其一定向所述第二單元。254.如項目250所述過程，還包括把所述第一單元連接到間隔開的觸點上并且在間隔開的觸點之間，接近所述第一單元處放置一個柵電極，藉此形成FET。255.如項目250所述過程，其中，所述半導體器件由選擇由Si、Ge、Sn、Se、Te、B，Diamond、P、B_C、B-P(BP6)、B_Si、Si_C、Si-Ge,Si-Sn和Ge_Sn、SiC、BN/BP/BAs、AIN/AIP/AlAs/AlSb、GaN/GaP/GaAs/GaSb、InN/InP/InAs/InSb、BN/BP/BAs、AIN/AIP/AlAs/AlSb、GaN/GaP/GaAs/GaSb、InN/InP/InAs/InSb、ZnO/ZnS/ZnSe/ZnTe、CdS/CdSe/CdTe、HgS/HgSe/HgTe,BeS/BeSe/BeTe/MgS/MgSe、Ges、GeSe、GeTe,SnS,SnSe,SeTe,PbO、PbS、PbSe、PbTe,CuF、CuCl、CuBr、CuI、AgF、AgCl、AgBr、AgI、BeSiN2、CaCN2、ZeGeP2、CdSnAs2、ZnSnSb2、CuGeP3、CuSi2P3,(Cu、Ag)(Al、Ga、In、Tl、Fe)(S、Se、Te)2、Si3N4、Ge3N4、A1203、(Al、Ga、In)2(S、Se、Te)3和Al2CO組成的一族的材料制成。256.如項目250所述過程，其中，所述第一攙雜類型是η型或ρ型之一。257.如項目250所述過程，其中，通過施加電場或液體流中至少其一定向所述第一單元。258.如項目257所述過程，其中，述第一單元懸浮在所述液體流中。259.項目250所述過程，其中，通過施加機械手段定向所述第一單元。260.如項目250所述過程，其中，述第二單元懸浮在所述液體流中。261.項目250所述過程，其中，通過施加機械手段定向所述第二單元。262.一種半導體器件，其包括具有金屬觸點陣列的硅襯底；縱橫開關單元，所述單元和陣列電氣連通，并具有ρ型半導體納米線形成的第一接點(bar)和與第一接點間隔開并橫向放置的由η型半導體納米線形成的第二接點。263.如項目262所述半導體器件，其中，所述第二接點被與所述第一接點間隔開1到10納米。264.一種用于制造納米線半導體器件的方法，包括通過在觸點之間施加電勢，在兩個觸點之間定位第一納米線；在另外兩個觸點之間定位第二納米線。265.一種用于制造納米線半導體器件的方法，包括形成具有一個或更多選擇性地吸附納米線的區域的表面。266.一種用于用納米線制造發光二極管的方法，所述二極管具有由在兩個攙雜的納米線之間的p-n結的尺寸決定的發射波長。267.一種制造半導體結的方法，其包括將ρ型納米線和η型納米線相互交叉。268.一種在表面上裝配一個或更多拉長結構的方法，所述方法包括操作(A)在所述表面上流動包含一個或更多拉長結構的液體；和(B)在所述表面上對齊一個或更多拉長結構，以形成所述拉長結構的陣列。269.如項目268所述方法，其中，操作(A)包括在第一方向上流動所述液體和操作(B)包含在所述液體沿第一方向流動時對齊一個或更多拉長結構以形成第一層排成陣列的結構，并且其中所述方法還包含(C)把所述液體流動方向從第一方向改變到第二方向；和(D)在第二方向上重復操作㈧和⑶以形成第二層排成陣列的結構。270.如項目269所述方法，包括重復操作(C)和(D)—次或更多次。271.如項目269所述方法，其中，來自所述第一層的至少一個第一拉長結構和來自所述第二陣列的至少一個第二拉長結構接觸。272.如項目271所述方法，其中，所述第一和第二拉長結構之一是第一導電類型的攙雜半導體，第一和第二拉長結構的另一個是第二導電類型的攙雜半導體。273.如項目272所述方法，其中，所述第一導電類型是ρ型并且所述第二導電類型是η型，并且其中所述第一和第二拉長結構形成了p-n結。274.如項目268所述方法，其中，所述表面是襯底的表面。275.如項目274所述方法，其中，所述方法還包括(C)把拉長結構的陣列從所述襯底的表面轉移到另一襯底的表面。276.如項目275所述方法，其中，操作(C)包括沖壓。277.如項目268所述方法，其中，所述一個或更多拉長結構在仍被包括在所述液體中時在表面上對齊。278.如項目268所述方法，其中，所述方法還包括(C)用一種或更多把拉長結構吸附到所述表面上的特定位置的功能調節所述表面，其中，操作(B)包含使用所述一種或更多功能把一種或更多拉長結構吸附到特定位置。279.如項目278所述方法，其中，操作(C)包括用一個或更多分子調節所述表面。280.如項目278所述方法，其中，操作(C)包括用一個或更多電荷調節所述表面。281.如項目278所述方法，其中，操作(C)包括用一個或更多磁體(magneto)調節所述表面。282.如項目278所述方法，其中，操作(C)包括用一個或更多光強調節所述表面。283.如項目278所述方法，其中，操作(C)包括用一個或更多把一個或更多拉長結構用化學作用力吸附到表面上的特定位置的功能調節所述表面。284.如項目278所述方法，其中，操作(C)包括用一個或更多把一個或更多拉長結構用光作用力吸附到表面上的特定位置的功能調節所述表面。285.如項目278所述方法，其中，操作(C)包括用一個或更多把一個或更多拉長結構用靜電作用力吸附到表面上的特定位置的功能調節所述表面。286.如項目278所述方法，其中，操作(C)包括用一個或更多把一個或更多拉長結構用磁作用力吸附到表面上的特定位置的功能調節所述表面。287.如項目268所述方法，其中，所述方法還包括(C)把所述表面做成在所述表面上的特定位置上接收一個或更多拉長結構的樣式。288.如項目287所述方法，其中，操作(C)包括在所述表面上創建物理樣式。289.如項目288所述方法，其中，所述物理樣式是溝槽。290.如項目288所述方法，其中，所述物理樣式是臺階。291.如項目288所述方法，其中，所述表面是襯底的表面，并且，其中，在所述表面上創建物理樣式包括使用所述襯底的晶格臺階。292.如項目288所述方法，其中，所述表面是襯底的表面，并且，其中，在所述表面上創建物理樣式包含使用使用自裝配二塊聚合物條帶。293.如項目288所述方法，其中，在所述表面上創建物理樣式包括使用樣式。294.如項目288所述方法，其中，在所述表面上創建物理樣式包括用印刷的樣式。295.如項目268所述方法，其中，操作(A)包括使用溝道控制所述液體的流動。296.如項目268所述方法，其中，所述拉長結構中的至少一個是半導體。297.如項目268所述方法，其中，所述拉長結構中的至少一個是攙雜半導體。298.如項目297所述方法，其中，所述拉長結構中的至少一個是體攙雜半導體。299.如項目268所述方法，其中，所述拉長結構中的至少一個是攙雜的單晶半導體。300.如項目268所述方法，其中，所述拉長結構中的至少一個是拉長且體攙雜的半導體，所述半導體在沿其縱軸上的任意點上具有小于500納米的最大橫截面尺寸。301.如項目268所述方法，其中，所述拉長結構中的至少一個是具有至少一個具有小于500納米的最小寬度的部分的獨立式且體攙雜的半導體。302.如項目268所述方法，其中，所述拉長結構中的至少一個是至少是下列其中之一的攙雜半導體單晶體；拉長且體攙雜的半導體，所述半導體在沿其縱軸上的任意點上具有小于500納米的最大橫截面尺寸；以及具有至少一個具有小于500納米的最小寬度的部分的獨立式且體攙雜的半導體。303.如項目302所述方法，其中，所述攙雜半導體包含選自由Si、Ge、Sn、Se、Te、B，Diamond、P、B_C、B-P(BP6)、B_Si、Si_C、Si-Ge,Si-Sn和Ge_Sn、SiC、BN/BP/BAs、AIN/AIP/AlAs/AlSb、GaN/GaP/GaAs/GaSb、InN/InP/InAs/InSb、BN/BP/BAs、AIN/AIP/AlAs/AlSb、GaN/GaP/GaAs/GaSb、InN/InP/InAs/InSb、ZnO/ZnS/ZnSe/ZnTe、CdS/CdSe/CdTe、HgS/HgSe/HgTe、BeS/BeSe/BeTe/MgS/MgSe、Ges、GeSe、GeTe,SnS,SnSe,SeTe,PbO、PbS、PbSe、PbTe,CuF、CuCl、CuBr、CuI、AgF、AgCl、AgBr、AgI、BeSiN2、CaCN2、ZeGeP2、CdSnAs2、ZnSnSb2、CuGeP3、CuSi2P3,(Cu、Ag)(Al、Ga、In、Tl、Fe)(S、Se、Te)2、Si3N4、Ge3N4、A1203、(Al、Ga、In)2(S、Se、Te)3、Al2CO組成的一族的半導體。304.如項目302所述方法，其中，所述攙雜半導體包括來自由下列物質組成的一族的攙雜物質來自周期表的III族的P型攙雜物質；來自周期表的V族的η型攙雜物質；從由Β、Α1和In組成的一族中選出的ρ型攙雜物質；從由P、As和Sb組成的一族中選出的η型攙雜物質；來自周期表的II族的ρ型攙雜物質；從由Mg、Zn、Cd和Hg組成的一族中選出的P型攙雜物質；來自周期表的IV族的η型攙雜物質；從由C和Si組成的一族中選出的P型攙雜物質；或從由Si、Ge、Sn、S、Se和Te組成的一族中選出的η型攙雜物質。305.如項目302所述方法，其中，所述攙雜半導體在所述半導體的生長過程中被攙雜。306.一種在表面上裝配一個和更多拉長結構的方法，其中，所述加長結構中的一個或更多是至少下列其中之一單晶體；拉長且體攙雜的半導體，所述半導體在沿其縱軸上的任意點上具有小于500納米的最大橫截面尺寸；以及具有至少一個具有小于500納米的最小寬度的部分的獨立式且體攙雜的半導體，并且其中，所述方法包括如下操作(A)用一種或更多把一個或多個拉長結構吸附到所述表面上的特定位置的功能調節所述表面；和(B)通過使用所述一種或更多功能把所述一個或更多拉長結構吸附到特定位置對齊所述一個或更多拉長結構。307.如項目306所述方法，其中，操作(A)包括用一個或更多分子調節所述表面。308.如項目306所述方法，其中，操作(A)包括用一個或更多電荷調節所述表面。309.如項目306所述方法，其中，操作(A)包括用一個或更多磁體(magneto)調節所述表面。310.如項目306所述方法，其中，操作㈧包括用一個或更多光強調節所述表面。311.如項目306所述方法，其中，操作(A)包括用一個或更多把一個或更多拉長結構用化學作用力吸附到表面上的特定位置的功能調節所述表面。312.如項目306所述方法，其中，操作㈧包括用一個或更多把一個或更多拉長結構用光作用力吸附到表面上的特定位置的功能條件所述表面。313.如項目306所述方法，其中，操作㈧包括用一個或更多把一個或更多拉長結構用靜電作用力吸附到表面上的特定位置的功能條件所述表面。314.如項目306所述方法，其中，操作㈧包括用一個或更多把一個或更多拉長結構用磁作用力吸附到表面上的特定位置的功能條件所述表面。315.一種在表面上裝配多個拉長結構的方法，其中，所述加長結構中的一個或更多是至少下列其中之一單晶體；拉長且體攙雜的半導體，所述半導體在沿其縱軸上的任意點上具有小于500納米的最大橫截面尺寸；以及具有至少一個具有小于500納米的最小寬度的部分的獨立式且體攙雜的半導體，并且其中，所述方法包括操作(A)在所述表面上沉積所述多個拉長結構；和(B)對所述表面充電以在所述多個拉長結構中的兩個或更多之間產生靜電作用力。316.如項目315所述方法，其中，所述靜電作用力使得所述兩個或更多拉長結構對齊其自身。317.如項目316所述方法，其中，所述靜電作用力使得兩個或更多拉長結構將其自身對齊到一個或更多樣式。318.如項目317所述方法，其中，所述一個或更多樣式包括平行陣列。319.一種在表面上裝配多個拉長結構的方法，其中，所述加長結構中的一個或更多是至少下列其中之一單晶體；拉長且體攙雜的半導體，所述半導體在沿其縱軸上的任意點上具有小于500納米的最大橫截面尺寸；以及具有至少一個具有小于500納米的最小寬度的部分的獨立式且體攙雜的半導體，并且其中，所述方法包括操作(A)在液相表面上沉積所述一個或更多拉長結構以形成Langmuir-Blodgett薄膜；(B)壓縮所述Langmuir-Blodgett薄膜；和(C)把壓縮過的Langmuir-Blodgett薄膜轉移到表面上。320.如項目319所述方法，其中，所述表面是襯底的表面。321.一種在表面上裝配多個一個或更多拉長結構的方法，其中，所述加長結構中至少一個是至少下列其中之一單晶體；拉長且體攙雜的半導體，所述半導體在沿其縱軸上的任意點上具有小于500納米的最大橫截面尺寸；以及具有至少一個具有小于500納米的最小寬度的部分的獨立式且體攙雜的半導體，并且其中，所述方法包括操作(A)在可伸縮基體上分散一個或更多拉長結構；(B)在一個方向上拉伸所述可伸縮基體以在一個或更多拉長結構上產生導致至少一個拉長結構在所述方向上對齊的切變應力；(C)移去可伸縮基體；和(D)把所述至少一個對齊的拉長結構轉移到表面上。322.如項目321所述方法，其中，所述方向平行于所述表面的平面。323.如項目321所述方法，其中，操作(B)包括用電感應作用力拉伸所述可伸縮基體。324.如項目321所述方法，其中，操作(B)包括用光感應作用力拉伸所述可伸縮基體。325.如項目321所述方法，其中，操作(B)包括用機械感應作用力拉伸所述可伸縮基體。326.如項目321所述方法，其中，操作⑶包括用磁感應作用力拉伸所述可伸縮基體。327.如項目321所述方法，其中，所述表面是襯底的表面。328.如項目321所述方法，其中，所述可伸縮基體是聚合物。329.一個用于生長攙雜半導體的系統，所述系統包括用于提供半導體分子和攙雜物質分子的裝置；和用于在半導體生長過程中將所述攙雜物質分子攙入所述半導體分子中以產生所述攙雜半導體的裝置。330.一個用于在表面上裝配一個或更多拉長結構的系統，所述系統包括用于在所述表面上流動包含一個或更多拉長結構的液體的裝置；和用于在所述表面上對齊所述一個或更多拉長結構以形成拉長結構陣列的裝置。331.一個用于在表面上裝配一個或更多拉長結構的系統，其中，所述拉長結構中的一個或更多是至少下列其中之一單晶體；拉長且體攙雜的半導體，所述半導體在沿其縱軸上的任意點上具有小于500納米的最大橫截面尺寸；以及具有至少一個具有小于500納米的最小寬度的部分的獨立式且體攙雜的半導體，并且其中，所述系統包括用于用一種或更多把所述一個或更多拉長結構吸附到所述表面上的特定位置的功能調節所述表面的裝置；和用于通過使用所述一種或更多功能把所述一個或更多拉長結構吸附到特定位置對齊所述一個或更多拉長結構的裝置。332.一個用于在表面上裝配多個拉長結構的系統，其中，所述加長結構中的一個或更多是至少下列其中之一單晶體；拉長且體攙雜的半導體，所述半導體在沿其縱軸上的任意點上具有小于500納米的最大橫截面尺寸；以及具有至少一個具有小于500納米的最小寬度的部分的獨立式且體攙雜的半導體，并且其中，所述系統包括用于把所述多個拉長結構沉積到所述表面上的裝置；和用于對所述表面充電以在所述多個拉長結構中的兩個或更多之間產生靜電作用力的裝置。333.一個用于在表面上裝配多個拉長結構的系統，其中，所述加長結構中的一個或更多是至少下列其中之一單晶體；拉長且體攙雜的半導體，所述半導體在沿其縱軸上的任意點上具有小于500納米的最大橫截面尺寸；以及具有至少一個具有小于500納米的最小寬度的部分的獨立式且體攙雜的半導體，并且其中，所述系統包括用于在液相表面上分散所述一個或多個拉長結構以形成Langmuir-Blodgett薄膜的裝置；用于壓縮所述Langmuir-Blodgett薄膜的裝置；和用于把壓縮過的所述Langmuir-Blodgett薄膜轉移到表面上的裝置。334.一個用于在表面上裝配多個一個或更多拉長結構的系統，其中，所述加長結構中的至少一個是至少下列其中之一單晶體；拉長且體攙雜的半導體，所述半導體在沿其縱軸上的任意點上具有小于500納米的最大橫截面尺寸；以及具有至少一個具有小于500納米的最小寬度的部分的獨立式且體攙雜的半導體，并且其中，所述系統包括用于在可伸縮基體上分散所述一個或多個拉長結構的裝置；用于在一個方向上拉伸所述可伸縮基體以在所述一個或多個拉長結構上產生導致至少一個拉長結構在所述方向上對齊的切變應力的裝置；用于移去所述可伸縮基體的裝置；和把所述至少一個對齊的拉長結構轉移到表面上的裝置。上面所描述的實施方案的特征和優點以及這些實施方案的其他特征和優點將能從下面的詳細說明中被更容易地理解和評價，應該和附圖一起閱讀詳細說明。為了更好地說明本發明，還引用了附圖，所述附圖通過引用全部并入本文，所述附圖中圖1是根據本發明實施方案舉例的半導體制品，或納米線的立體圖。圖2是激光輔助催化生長過程制造半導體納米線例子的簡化示意圖。圖3舉例說明了納米線生長的示意圖。圖4是描述控制納米線直徑的方法的一個例子的示意圖。圖5是舉例說明在表面臺階邊緣沉積制造納米線的示意圖。圖6是舉例說明利用蒸氣沉積在拉長的模板上或其中生長納米線的示意圖。圖7A-7E是舉例說明半導體納米線矩形組裝形成器件的示意圖。圖8A-8C顯示不同摻雜水平和柵電壓(gatevoltage)下的硅納米線電流對偏壓的函數關系。圖9A-9B顯示不同磷摻雜水平和柵電壓下的硅納米線電流對偏壓的函數關系。圖10A-10B分別顯示了ρ型和η型硅納米線器件的能帶示意圖。圖11Α-11Β顯示在重度硼摻雜的硅納米線中記錄到的依賴于溫度的電流-電壓曲線。圖12描述了用單分散的膠體金作為催化劑生長精確的GaP半導體納米線的示意圖。圖13Α顯示了用28.2納米膠體合成的納米線的FE-SEM圖象。圖13Β顯示了同一個樣品中的另一納米線的TEM圖象。圖14A-14C顯示了測量從不同直徑的膠體生長的納米線的直徑的柱狀圖。圖14D顯示了利用前述的方法而沒有用膠體生長的納米線的直徑的柱狀圖，其中所用的激光產生金納米團簇和GaP反應劑。圖15顯示了金和砷化鎵的偽二元相圖。圖16A-16C顯示了用激光輔助催化生長制備的不同納米線的FE-SEM圖象。圖17A顯示了直徑為大約20納米的砷化鎵納米線的衍射對照TEM圖象。圖17B-17D顯示了不同直徑的納米線的高分辨TEM圖象。圖18A顯示了用激光輔助催化生長制備的CdSe納米線的FE-SEM圖象。圖18B顯示了直徑為18納米的CdSe納米線的衍射對照TEM圖象。圖18C顯示了直徑為大約13納米的CdSe納米線的高分辨TEM圖象。圖19顯示了用激光輔助催化生長GaN納米線的示意圖。圖20A顯示了用激光輔助催化生長所合成的大量GaN納米線的示意圖。圖20B顯示了在大量GaN納米線上記錄的PXRD譜線。圖2IA顯示了GaN納米線的衍射襯度TEM圖像，該納米線以更高(深色)襯度的多面形的納米微粒結束。圖21B顯示了另一個直徑為大約10納米的GaN納米線的HRTEM圖象。圖22A-22C舉例說明了InP納米線的摻雜和電學運輸。圖23A-23D舉例說明了交叉的納米線結和電學性質。圖24A-24D舉例說明了納米線P_N結的光電特征。圖25A顯示了由ρ型Si和η型GaN構成的納米結獲得的EL圖象。圖25Β顯示了不同柵極電壓下電流與電壓的函數關系。圖25C顯示了圖25Α所示的納米結的EL圖譜。圖26A-26D舉例說明了在電場下納米線的平行或矩形組裝。圖27A-27F舉例說明了交叉的硅納米線結點。圖28A-28D舉例說明了η+ρη交叉的硅納米線雙極晶體管。圖29A-29D舉例說明了補償反向器和隧道二極管。圖30Α-30Β示意了用于流動組裝的流體通道結構。圖31A-31D舉例說明了納米線陣列的平行組裝。圖32A-32D舉例說明了周期納米線陣列的組裝。圖33Α-33Ε舉例說明二樓交叉納米線陣列的逐層組裝和輸運測量。具體實施例方式本發明一方面提供了用于在非常小的空間尺度上對材料，如半導體材料，進行可控摻雜，以及將摻雜的材料在彼此相對位置上進行布置以生成有用器件的技術。一組實施放在涉及用根據需要的是η型還是P型半導體選擇出摻雜物質(例如硼、鋁、磷、砷等)來摻雜半導體。在多個不同實施方案中，本發明涉及從磷化銦、砷化鎵、氮化鎵、硒化鎘和硒化鋅中選出的半導體進行可控摻雜。在這組實施方案中，包括但不局限于鋅、鎘或鎂的摻雜物能被用于形成P型半導體，并且包括但不局限于碲、硫、硒或鍺的摻雜物能被用作摻雜物從這些材料中形成η型半導體。這些材料限定了直接帶隙半導體材料，并且這些和摻雜的硅對本領域普通技術人員是眾所周知的。本發明預期使用任何摻雜的硅或直接帶隙半導體材料用于多種不同用途。如這里所使用的，物體的“寬度”是從物體的周邊上的一個點，經過物體的中心到物體周邊上的另一個點的直線距離。如這里所使用的，沿著拉長的物體的縱軸上一個點的“寬度”或“橫截面尺寸”是沿著通過該點的橫截面中心并連接橫截面周邊上的兩個點的直線距離。如這里所使用的，“拉長”的物體(例如半導體或其剖面)是在沿著物體的縱軸的任意點上，該點處該物體的長度和最大寬度的比值大于21的物體。如這里所使用的，拉長物體的“縱軸”是沿著該物體的最大尺寸的軸。如這里所使用的，拉長物體的“長度”是沿著縱軸從該物體的一端到另一端的距罔。如這里所使用的，拉長物體的“縱剖面”是拉長物體沿著拉長物體的縱軸的部分，該部分可能具有任何大于零而小于等于該物體長度的長度。如這里所使用的，在沿著拉長物體的縱軸上一點的“橫截面”是在該點橫越拉長物體，和該物體的縱軸正交的平面。如這里所使用的，“柱狀的”物體是具有形狀類似于圓柱的外部，但是不限定或反映出任何有關該物體內部的性質的物體。換言之，柱狀的物體可能具有實心的內部或者也可能具有中空的內部。如這里所使用的，“納米線”或“NW”是拉長的半導體，即納米尺度的半導體，該半導體在沿其長度的任何點上具有至少一個橫截面尺寸并且，在一些實施方案中，兩個正交的橫截面尺寸，所述尺寸小于500納米，優選小于200納米，更優選小于150納米，還更優選小于100納米、還更優選小于70納米、還更優選小于50納米、還更優選小于20納米、還更優選小于10納米、甚至還更優選小于5納米。拉長的半導體的橫截面可能具有包括但不局限于圓形、正方形、矩形、橢圓形的任意形狀。包括規則和不規則的形狀。如這里所使用的，“納米管”或“NT”是具有中空芯的納米線。如這里所使用的，“體摻雜”制品(例如半導體或其剖面)是指摻雜物質以基本遍及該制品的晶格的方式摻入的制品，這和摻雜物質僅被摻入到特定區域的制品相反。例如，一些制品如碳NT—般在基材料生長之后進行摻雜，這樣摻雜物質僅僅從碳NT的表面或外部延伸到晶體點陣(crystallinelattice)內部有限的距離。此外，碳NT經常被組合成巢狀管形成交替的基材料和摻雜基材料層，以便摻雜物質不能遍及基材料的晶體點陣混禾口。如這里所用描述“納米線”或“NW”，“摻雜”表示體摻雜。因此，如這里所使用的，“摻雜納米線”或“摻雜NW”是體摻雜納米線。如這里所使用的，制品“陣列”(例如納米線)包含多個該制品。如這里所使用的，“交叉陣列”是該制品中至少有一個或者和該制品中的另一個或者和信號結點(例如電極)接觸。如這里所使用的，“耦合”到第二物體的第一物體(例如納米線或更大尺寸的結構)被放置地使得第一物體或者和第二物體接觸，或者和第二物體足夠接近以影響第二物體的性質(例如電學性質、光學性質、磁性性質)。這樣，本發明在一個方面預期了拉長的半導體，該半導體被以任何方式摻雜(η型或P型)，具有小于500納米的最小寬度。在其它的實施方案中，該半導體可能具有小于大約200納米、小于大約150納米或小于大約100納米的最小寬度。該半導體最好具有小于大約80納米的最小寬度，小于大約70納米更好，小于大約50納米更佳。也包括更小的寬度，諸如那些具有至少一個小于大約20納米、小于大約10納米或小于大約5納米的尺寸。在一些實施方案中，該拉長半導體的兩個正交的橫截面尺寸可能小于上面給定的值。縱橫比，即半導體的長度和最大寬度的比值大于21。在其他的實施方案中，該縱橫比值可能大于41，大于1001，甚至大于10001。諸如這些半導體，在非常小的尺寸上找到了如下面描述的多種用途。圖1舉例說明了柱狀半導體Li，例如，諸如納米線的線狀半導體的例子的透視圖。柱狀半導體Ll具有長度L2和縱軸L3。在沿著縱軸L3上的點L5處，柱狀半導體Ll具有多個橫跨橫截面L6的寬度L4，其中寬度L4之一是在點L5處的最小寬度。這樣的半導體可能是自支撐的。如這里所使用的，“自支撐”制品是在其生存期的某一點不連接到其它制品，或者存在于溶液中的制品。此外，這樣的半導體可能是體摻雜的半導體。如這里所使用的，“體摻雜半導體”制品(例如制品或制品的剖面)是摻雜物質被摻入基本遍及半導體的晶格的半導體，這和摻雜物質僅被摻入到特定區域的半導體相反。例如，諸如碳NT的一些半導體一般在半導體生長之后摻雜，這樣摻雜物質僅僅從碳NT的表面或外部延伸到晶格(crystallinelattice)內部有限的距離。此外，碳NT經常被組合成巢狀管(如圓柱體)形成交替的半導體和摻雜半導體層，以便摻雜物質不以遍及半導體的晶格的方式摻入。應該理解，“體摻雜”既不限定或反映出半導體內的摻雜濃度或數量，也不表示摻雜必須是均勻的。對于摻雜半導體，該半導體可能在該半導體的生長過程中被摻雜。在生長過程中摻雜半導體可能導致摻雜的半導體是體摻雜的性質。此外，這樣摻雜的半導體可能是被可控制地摻雜，以使摻雜半導體內摻雜物質的濃度能夠被控制，并因此被穩定地重復，使得這樣半導體的商業生產成為可能。使用諸如上面描述的半導體能夠制造多種器件。這樣的器件包括電子器件、光學器件、機械器件或其任意組合，包括光電器件和機電一體化器件。在一個實施方案中，使用具有最小寬度小于500納米的或上面描述的其他寬度的摻雜半導體制造了場效應管(FET)。摻雜半導體可能或者是ρ型或者是η型，這對FET制造領域的普通技術人員是公知的。雖然使用納米管的FET是公知的，但就發明者的知識所知，現有的配置隨機地選擇納米管，而沒有對納米管是金屬性的還是半導體性的進行控制。在這樣的情況下，器件中非常低的百分比是有功能的，也許小于二十分之一，或五十分之一，或者接近百分之一。本發明預期可控制的摻雜納米線，以使制造過程根據遠遠大于五十分之一的器件是有功能的這項技術，能夠提供制造有功能的FET的工藝。例如，該技術可能涉及摻雜納米線，然后用其制造FET。本發明還提供輕度摻雜的互補反相器(互補金屬氧化物半導體)，該反相器通過簡單地將η型半導體和ρ型半導體接觸布局成，例如，通過如下所示的交叉的η型和ρ型半導體性的納米線的布局。根據本發明，還提供了具有重摻雜的半導體性元件的隧道二極管。使用重摻雜而非輕摻雜的半導體，能夠以和互補反相器類似或完全相同的布局形成隧道二極管。“重摻雜”和“輕摻雜”是本領域普通技術人員清晰理解其含義的術語。本發明的一個重要方面是制造基本上任何能從臨近的η型和ρ型半導體性元件受益的電子器件的能力，其中，元件被預先制造(在獨立和分離的過程中摻雜，在摻雜時元件彼此分離。)，然后在摻雜后實現接觸。這和典型的現有技術配置不同，在現有技術中，單個半導體在一個區域是η型摻雜，并在臨近區域是P型攙雜，但是η型半導體區域和P型半導體性區域在摻雜前最初是相鄰的，并且在摻雜前或摻雜后彼此不相互移動。也就是說，使最初處于非接觸配置的η型和ρ型半導體發生彼此接觸以形成有用的電子器件。根據本發明的這個方面，基本上能夠制造任何器件，本領域普通技術人員將能夠按期望制造使用組合的η型和ρ型半導體。這樣器件的例子包括，但不局限于場效應管(FET)、雙極型結型晶體管(BJT)、隧道二極管、互補反相器、發光器件、光傳感器件、門、反相器、AND、NAND、OR和NOR門、鎖存器、觸發器、寄存器、開關、時鐘電路、靜態或動態存儲器件和陣列、狀態機、門陣列和任何其他動態或時序邏輯或其他包括可編程電路的數字器件。還包括模擬器件和電路，包括但不局限于放大器、開關和其他使用有源晶體管器件的模擬電路和混和信號器件和信號處理電路。包含半導體納米線的電子器件能夠被例如電、光或磁的信號控制。控制可能涉及在兩個或更多的離散狀態之間切換，或可能涉及納米線電流的連續控制，即模擬控制。除電信號、光信號和磁信號外，器件能被按下面這樣控制器件可響應生物以及化學的物質，例如DNA、蛋白質、金屬離子切換。更一般的情況下，這些種類是帶電的或具有偶極子。器件可響應機械拉伸、振動和彎曲切換。器件可響應溫度切換。器件可響應環境壓力切換。器件可響應環境氣體或液體的運動切換。本發明的很多器件對交叉ρ/η結有特定使用，這些ρ/η結可能是交叉的η型和P型納米線形成的結。交叉Ρ/η結由至少一種η型半導體和至少一種ρ型半導體限定，每種材料的至少一部分和另一種材料的至少一部分接觸，并且每種半導體包括不和其他元件接觸的部分。它們能夠通過預摻雜納米線，然后使用下面描述的技術將其置于彼此附近來配置。根據本發明還提供了發光源，在發光源中，電子和空穴復合發光。本發明的一種類型的發光源包括至少一個交叉ρ/η結，特別是交叉的P型和η型納米線。在本發明這個和其他使用交叉納米線的配置中，所述線不必是，但也能夠是垂直的。當前向偏置時(正電荷施加于P型線且負電荷施加于η型線)，電子在η型線內向結流動，并且空穴在ρ型線內向結流動。空穴和電子在結處復合發光。能夠使用其他的技術導致一個或更多納米線或其他半導體發光，這在下面更詳細地描述。在本發明的尺寸尺度上(納米尺度)，能夠通過控制至少一個，最好是兩個交叉以形成發光結的元件的尺寸來控制發光波長。例如，當使用納米線時，具有較大的最小尺寸(較寬的線)的納米線將提供較低頻率的發射。例如，在磷化銦的情況下，在和典型的制造過程相關的尺寸尺度下，材料發920納米的光。在本發明的尺寸尺度下，發射波長能夠被控制在短于920納米的波長，例如在920納米到580納米之間。取決于線的尺寸，波長能夠在這個范圍內選擇，諸如900、850、800、750、700納米等。因此，本發明的一個方面涉及半導體發光源，該發光源能以比該半導體在體狀態下引起的發射所發的光發更高頻率光，在這里發光頻率的增大經常是指量子限制效應。“體狀態”，在此處上下文中表示其表現為具有最小尺寸大于500納米的元件或元件的一部分的狀態。“體狀態”也能被定義為導致材料的固有波長或發射頻率的狀態。本發明提供了對基本上任何半導體性或摻雜半導體性材料的發射頻率的這類控制。納米線在表面上受控的布置，或裝配能夠通過使用電場對準納米線來實現。電場在電極之間產生，納米線被置于電極之間(任選在懸浮流體中流入電極之間的區域)，并將在電場內對準并藉此能夠跨越電極之間的距離并和每個電極接觸。在另一個配置中，各個的觸點被彼此相對地布置，各個觸點被做成錐形以形成指向彼此的點。被這樣的點之間產生的電場將吸附跨越電極之間距離，并和每個電極接觸的單個納米線。通過這種方式，各個納米線能被很容易地裝配到各對電觸頭之間。交叉線配置，包括多交叉點(在第一方向的多條平行線被在垂直或接近垂直的第二方向上的多條平行線相交)能通過首先把觸點(電極)定位到交叉線相反端期望位于的位置很容易地形成。電極，或觸點能夠通過典型的微制造技術制造。這些裝配技術能夠由定位配置補充或替代，該配置涉及定位流體流動定向裝置以把包含懸浮的納米線的流體導向并進入與納米線期望被置于的位置對準的方向。納米線溶液能被如下這樣制備在納米線被合成之后，它們被轉移到溶劑中(例如乙醇)，然后被加以超聲波幾秒到幾分鐘以獲得穩定的懸浮。另一種配置涉及形成包括選擇性地吸引納米線的區域的表面，該區域被不選擇性地吸引它們的區域包圍。例如，-NH2能夠存在于表面上的特定圖案中，并且那個圖案將吸附具有對胺類有吸引力的表面官能團的納米線或納米管。表面能夠使用公知技術圖案化，諸如電子束圖案化，諸如在1996年7月26日公開的NO.W096/29629號國際專利公開或1996年4月30日授權的No.5，512，131號美國專利中描述的“軟光刻術”，它們中的每一個在這里通過引用而全部并入本文。另外的技術在Lieber等在1999年7月2日遞交的No.60/142，216號美國專利申請中被描述，在這里通過引用而全部被并入本文。使用諸如在1997年9月18日公開的NO.W097/33737號國際專利公開中描述、并在這里通過引用而全部并入本文用的被引入的多種技術，能夠在表面上產生利于放置納米線的尺寸尺度的流體流動通道。其他的技術包括那些在2000年5月25日遞交的No.09/578，589號美國專利申請中描述，在這里通過引用將其全部并入文本。圖7A-7E示出了這樣一種使用聚二甲硅氧烷(PDMS)模具，產生流體流動通道的技術。通道能被產生并應用于表面，并且模具能被移去并再被施加到一個不同取向以提供交叉流動配置或不同配置。流動通道配置可能包括具有最小寬度小于1毫米、最好小于0.5毫米、200微米或更小的通道。這樣的通道通過使用光刻制造底版并在底版上澆鑄PDMS被很容易地制成，如在上面參考的專利申請和國際公開中被描述的那樣。較大尺度的裝配也是可能的。能被用納米線陣列圖案化的面積僅僅由通道的特征限定，該通道能和所期望的一樣大。半導體納米線具有包敷著1到10納米厚的無定形氧化物的結晶核。這允許表面改性以使用各種功能基團封端表面。例如，我們能使用這樣的分子，所述分子的一端是和納米線表面反應的烷氧基硅烷基團(例如-Si(OCH3)),另一端包含(1)-CH3、-C00H、-NH2、-SH、-0H，酰胼和醛基，⑵光可活化的分子部分芳基疊氮化物(arylazide)、氟化芳基疊氮化物、二苯酮等。襯底和電極也被用某種功能基團改性以使得納米線得以基于其相互作用特別地結合或不結合到襯底/電極表面。表面功能化的納米線也能采用官能性交聯劑被耦合到襯底表面，所述官能性交聯劑例如是(1)同型雙功(homobifunctional)交聯劑，包括同型雙功NHS酯、同型雙功亞氨酸酯、同型雙功活性巰基連接劑、二氟苯衍生物、同型雙功光敏連接劑，同型雙功醛，雙環氧化物，同型雙功酰胼等，(2)異雙功交聯劑，(3)三功交聯劑等。也能使用生物分子識別輔助將納米線裝配到電極和襯底上。例如，我們能夠使用物理吸附或共價連接把一個生物結合配偶體(bindingpartner)固定到納米線表面并把另一個結合配偶體固定到襯底或電極上。一些好的生物識別是DNA雜交、抗體_抗原結合、生物素_親和素(biotin-avidin)(或鏈霉親和素)結合。有很多能被用于生長諸如納米線的體摻雜半導體，以及用于在生長過程中摻雜這些納米線的技術。例如，SiNW(拉長的納米尺度半導體)能夠使用激光輔助催化生長(LCG)合成。如圖2和圖3所示，由期望材料(例如InP)和催化材料(例如Au)組成的復合物靶的激光氣化產生了熱的、致密蒸氣，該蒸氣通過和緩沖氣體的碰撞迅速地冷凝成液態納米團簇。當液態納米團簇變得過飽和時，生長以所期望的相開始，并在反應物存在的條件下持續下去。當納米線通過了熱的反應區域或者當溫度被調低時生長終止。金通常被用作催化劑，用于生長很寬范圍內的拉長的納米尺度半導體。但是，催化劑不僅僅局限于金。諸如(Ag、Cu、Zn，Cd、Fe、Ni、Co...)的很寬范圍的材料能被用作催化劑。一般地，任何能夠和期望的半導體材料形成合金，但不和期望的半導體的元素形成更穩定化合物的金屬能被用作催化劑。緩沖氣體可能是Ar、N2以及其他惰性氣體。有時候，H2和緩沖氣體的混合物被用于避免被殘留氧氣引起的不希望的氧化。在希望時，反應性的氣體(例如用于GaN的氨氣)也能被引入。這個過程的關鍵點是激光燒蝕產生液態納米團簇，該納米團簇隨后限定了結晶納米線的尺寸并引導其生長方向。最終納米線的直徑由催化劑團的尺寸決定，這反過來能夠通過控制生長條件(例如背景壓力、溫度、流速...)被改變。例如，較低的壓力一般產生具有較小直徑的納米線。進一步的直徑控制能夠通過使用均勻直徑的催化團簇實現。利用和LCG相同的基本原理，如果均勻直徑納米團簇(小于10-20%的變化，取決于納米團簇有多均勻)被用作催化團簇，則能夠生產具有均勻尺寸(直徑)分布的納米線，其中納米線的直徑由催化團簇的尺寸決定，如圖4所示。通過控制生長時間，能夠生長具有不同長度的納米線。使用LCG，通過把一種或更多摻雜物質引入復合物靶(例如(用于InP的η型摻雜的鍺))中能夠靈活地摻雜納米線。摻雜濃度能夠通過控制摻雜元素地相對數量被控制，典型地0-20%被引入復合物靶。激光燒蝕能被用作產生催化團簇和氣相反應物的方法，用于納米線和其他相關的納米尺度結構的生長。但是制造不局限于激光燒蝕。很多方法(例如熱氣化)能被用于產生用于納米線生長的氣相和催化團簇。另一個能夠用來生長納米線的技術是催化化學氣相沉積(C-CVD)。C-CVD利用和LCG相同的基本原理，只不過在C-CVD方法中，反應物分子(例如硅烷和摻雜物質)來自氣相分子(和來自激光氣化的蒸氣源相反)。在C-CVD中，能夠通過把摻雜元素引入氣相反應物(例如用于η型和ρ型納米摻雜納米線的乙硼烷和磷烷(phosphane))摻雜納米線。通過控制導入復合物靶中的摻雜元素的相對數量控制摻雜濃度。不必要獲得具有和氣體反應物中相同的摻雜比的拉長的納米尺度的半導體。但是，通過控制生長條件(例如溫度、壓強...)，能夠復制出具有相同摻雜濃度的納米線。并且僅僅通過改變氣體反應物的比率(例如lppm到10%)，就能夠在很大范圍上改變摻雜濃度。有其他幾種能被用來生長諸如納米線的拉長納米尺度半導體的技術。例如，多種材料中的任何一種的納米線能夠通過氣_固過程直接從氣相生長。此外，也能通過在表面臺階，和其他類型的圖案化表面的邊緣上沉積生產納米線，如圖5所示。此外，通過在任何一般拉長模板內/上氣相沉積能夠生長納米線，例如，如圖6所示。多孔膜片可能是多孔硅、陽極氧化鋁或二嵌段共聚物和任何其它類似結構。自然纖維可能是DNA分子、蛋白質分子、碳納米管、任何其它拉長結構。對于上面描述的所有技術，源材料可能來自溶液相而非氣相。當然在溶液相中，除了上面描述的模板以外，模板也可能是由表面活性劑分子形成的柱狀膠束(columnmicelles)。使用上面描述的技術中的一種或更多，能夠生長包括半導體線和摻雜半導體線的拉長納米尺度半導體。這樣的體摻雜半導體可能包括包括半導體和摻雜物質在內的材料的多種不同組合。下面是這些材料的一個不完全的列表。能夠使用其他的材料。這些材料包括，但不局限于元素半導體Si、Ge、Sn、Se、Te、B、金剛石、P元素半導體的固溶體B-C、B-P(BP6)、B-Si、Si-C,Si-Ge,Si-Sn,Ge-SnIV-IV族半導體SiCIII-V族半導體BN/BP/BAs、AIN/AIP/AlAs/AlSb、GaN/GaP/GaAs/GaSb、InN/InP/InAs/InSbIII-V族合金上述化合物中的兩種或更多的任意組合(例如AlGaN、GaPAs,InPAs,GaInN,AlGaInN,GaInAsP..·)II-VI半導體ZnO/ZnS/ZnSe/ZnTe，CdS/CdSe/CdTe，HgS/HgSe/HgTe，BeS/BeSe/BeTe/MgS/MgSeII-VI族合金上述化合物中的兩種或更多的任意組合(例如(ZnCd)Se,Zn(SSe)…)II-VI和III-V的合金半導體任何一種II-VI和一種III-V化合物的組合，例如，(GaAs)x(ZnS)卜”IV-VI半導體GeS,GeSe,GeTe,SnS,SnSe,SnTe,PbO,PbS,PbSe,PbTeI-VII半導體CuF，CuCl，CuBr，CuI，AgF，AgCl，AgBr，AgI其他半導體化合物II-IV-V2=BeSiN2,CaCN2,ZnGeP2,CdSnAs2,ZnSnSb2...I-IV2-V3CuGeP3,CuSi2P3...I-III-VI2(Cu,Ag)(Al,Ga,In,Tl,Fe)(S,Se,Te)2IV3-V4Si3N4,Ge3N4.··III2-VI3Al2O3,(Al,Ga,In)2(S,Se,Te)3III2-IV-VI=Al2CO...對于IV族半導體材料，ρ型摻雜劑可以從III族選擇，η型摻雜劑可以從V族選擇。對于硅半導體材料，P型摻雜劑可以從由B，Al和In組成的組中選擇，η型摻雜劑可以從由P，As和Sb組成的組中選擇。對于III-V族半導體材料，ρ型摻雜劑可以從包括Mg，Zn,Cd和Hg的II族中選擇，或從包括C和Si的IV族中選擇。η型摻雜劑可以從由Si，Ge，Sn，S和Te組成的組中選擇。將會理解的是本發明不局限于這些摻雜劑。實施例納米線中的摻雜和電子輸運已經制備了單晶的η型和ρ型硅納米線(SiNWs)，并通過電子輸運測量對其進行了表征。正如在此所使用的，“單晶”物體是指在整個物體中有共價鍵、離子鍵，或二者的組合的物體。這樣的單晶物體可以在晶體中包括缺陷，但區別于包括一個或更多不是離子鍵或共價鍵結合的、而僅僅是相互緊密相鄰的晶體的物體。在SiNWs氣相生長過程中，激光輔助催化生長被用來可控制地引入硼或磷摻雜劑。在單獨的硼摻雜和磷摻雜的SiNWs上進行的二端法和柵依賴(twoterminal,gate-dependent)測量表明這些材料分別具有如η型和ρ型材料的行為。通過柵依賴性輸運測量得到的載流子遷移率的估算值與擴散輸運值一致。此外，這些研究表明對SiNWs進行重摻雜而接近金屬態是可能的。在重摻雜的SiNWs上所作的溫度依賴測量表明在溫度降至4.2Κ時沒有庫侖阻塞的跡象，因此證實了SiNWs在結構上和電學上的一致性。我們將討論摻雜SiNWs的潛在的應用。目前，對如納米線和納米管的一維(ID)納米結構有著強烈的興趣，這是由于它們有潛力驗證與維數和尺寸如何影響物理性質有關的基本原理，以及可以被用于產生納米技術的關鍵的結構單元。因為可預測和可控制的傳導性對于很多納米尺度的電子學應用將是關鍵的，通過這些“線”的電子輸運對于ID納米結構尤其重要。迄今為止，大多數的努力都集中在碳納米管中的電子輸運。這些研究已經顯示了多個有趣的基本特征并證明了用于如場效應管的器件的潛在性，這些有趣的特征包括延伸超過數百納米的相干狀態的存在，室溫下的彈道導電，以及Luttinger液體行為。然而，納米管有著很明顯的限制。首先，敏感地依賴于直徑和螺旋度的金屬性或半導體性的管的特定生長是不可能的。于是，依賴于特定導電行為的研究必須依靠偶然的觀察。其次，半導體納米管的可控摻雜是不可能的，盡管這潛在地對器件應用是關鍵的。但是，半導體納米線能夠克服碳納米管的這些限制。這些納米線將不依賴于直徑而保留半導體特性，而且，應該可能的是可以利用半導體工業大量的知識來摻雜納米線。為此，我們在這里報道了SiNWs的受控摻雜的第一個范例，和使用輸運測量對這些摻雜的納米線電性能的表征。柵依賴和二端法測量證明了硼摻雜的(B-doped)和磷摻雜的(P-dopecOSiNWs分別具有如n型和p型材料的行為，載流子遷移率估計值暗示了在這些納米線中的擴散輸運。此外，在重摻雜的SiNWs上所作的溫度依賴測量表明在溫度降至4.2K時沒有庫侖阻塞的跡象。使用我們前面所描述的激光輔助催化生長(LCG)合成SiNWs。簡單地說，可以使用Nd-YAG激光(532nm；8ns脈沖寬度，300mJ/脈沖，10Hz)來燒蝕金靶，這在反應器中產生金納米團簇催化微粒。SiNWs可以在作為反應物的SiH4的流中生長。這樣的SiNWs可以通過在反應物流動中混合B2H6來摻雜硼，可以通過使用Au-P靶(99.50.5wt%,AlfaAesar)和在反應物氣體入口處額外的紅磷(99%，AlfaAesar)來摻雜磷。透射電子顯微鏡(TEM)測量證明，使用這種技術生長的摻雜的SiNWs具有被如前所述的致密的SiOx皮層所包裹的單晶硅核心。通過JE0L6400刻寫器(writer)使用標準的電子束光刻技術來制作連接到單獨的SiNWs的電接觸。該納米線被支撐在氧化的Si襯底(電阻1-10Qcm,600nmSi02,SiliconSense公司)上，該襯底下面有用作背柵的導電Si。使用熱蒸鍍的A1(50nm)和Au(150nm)來制作連接SiNWs的接觸。使用計算機控制下噪聲小于或等于lpA的自制系統進行電子輸運測量。溫度依賴測量在量子設計(QuantumDesign)的磁性質測量系統中進行。TEM研究表明硼和磷摻雜的SiNWs是單晶體，雖然這些測量不具有足夠的靈敏度來對單獨的多個線中的硼或磷的摻雜水平進行量化。但是，我們能夠使用電子輸運光譜明確地證明P型(硼)和n型(磷)摻雜劑的存在和相對的摻雜水平。在這些實施例中，在測量電流對納米線電壓的關系時，使用柵電極來改變該SiNWs的靜電勢。因為對于增加正(負)柵電壓導電性將反向變化，與柵電壓成函數關系的SiNWs的導電性的變化能夠被用來辨別給定的納米線是否為P型或n型。在本征和B摻雜的SiNWs上記錄的典型的柵依賴電流與偏壓電壓(I_V)的曲線如圖8A-8C所示。在圖8B和8C中示出的兩條B摻雜的線是分別使用比率為10001和21的SiH4B2H6合成的。通常，兩極的I-V曲線是線性的，因此顯示金屬電極與SiNWs是歐姆接觸。在本征納米線中觀察到的小的非線性表明該接觸是略微非歐姆性的。對零柵電壓(Vg=0)時記錄的I-V數據分析得到3.9X102Qm的電阻率，零柵電壓時的數據解釋了接觸電阻和SiNW上氧化涂層的貢獻。重要地是，當使Vg負(正)向增加時，導電性增加(減少)。該柵依賴性表明SiNW是p摻雜的半導體(下面進行討論)。對于輕B摻雜的SiNW記錄的相似的I-V與Vg的曲線表明它也是p型的。而且，該B摻雜的Vg=0電阻率(1Q-cm)比本征SiNW小兩個數量級，清楚地證明了我們從化學上控制導電性的能力。這后一觀點還被如圖8C所示的在重摻雜B的SiNWs上的I-V測量所支持。這條線有很低的電阻率6.9X10_3Q-cm，顯示出對Vg的沒有依賴；也即，Vg為0和20V時記錄的I_V數據是重合的。這些結果是與接近金屬界限的高載流子濃度相一致。我們也已經在輕摻雜和重摻雜的SiNWs中測量了依賴于Vg的輸運。在輕摻雜的納米線上記錄的I-V(圖9A)有些非線性，這表明了電極和納米線之間非理想的接觸，Vg依賴性與觀察B摻雜的SiNWs得到的依賴性相反。重要的是，這一觀察到的柵依賴性與如P摻雜所期望的n型材料的依賴性一致。在Vg=0時，所估計的該線的電阻率是2.6X102Q-cm。該相對較高的電阻率暗示了低的摻雜水平和/或低的遷移率。此外，也制備和研究了重P摻雜的SiNWs。在典型的重P摻雜的線上記錄的I-V數據是線性的，具有2.3X10_2Q-cm的電阻率，沒有顯示對Vg的依賴性。低電阻率(比輕P摻雜的樣品小四個數量級)和Vg非依賴性證明了高的載流子濃度也能夠通過SiNWs的P摻雜來產生。上面的結論證明了硼和磷能夠被用來以多個數量級地改變SiNWs的導電性，以及對于硼和磷摻雜劑來說，摻雜的SiNWs的導電性相反地響應于正(負)的Vg。事實上，Vg依賴性對SiNWs中用硼的ρ型(空穴)摻雜和用磷的η型(電子)摻雜提供了很強的證據。參照如圖IOA和IOB所示的示意圖，能夠理解所觀察到的柵依賴性，二圖顯示了靜電勢在SiNW能帶上的效果。在這些圖中，η型納米線(a)和ρ型納米線(b)在兩端都和金屬電極接觸。因為對于傳統的金屬_半導體界面，SiNW能帶彎曲(對于ρ型向上，對于η型向下)以使得納米線的費米能級與金屬觸點的費米能級一致。當Vg>0，該能帶降低，這將消耗B摻雜的SiNWs中的空穴并抑制導電性，但是導致P摻雜的SiNWs中的電子聚集并增強導電性。相反，Vg<0將升高該能帶，并增加B摻雜(ρ型)SiNWs的導電性和降低P摻雜的(η型)納米線的導電性。此外，通過跨電導來估計載流子的遷移率是可能的，dl/dVg=yC/L2，這里μ是載流子遷移率，C是電容，L是SiNW的長度。SiNW的電容通過CεεQL/ln(2h/r)給出，這里ε是介電常數，h是氧化硅層的厚度，r是SiNW的半徑。如對本模型所期望的，發現對于本征(圖8A)和輕B摻雜的(圖8B)SiNW,dl/dVg的點相對V是線性的。對于本征(2.13XIO"11)和B摻雜的(9.54XI(T9)SiNW,dl/dVg的斜率分別產生5.9Xl(T3cm2/V-s禾口3.17cm2/V-s的遷移率。B摻雜的納米線的遷移率與摻雜濃度為102°cm3的體材料Si的所期望的遷移率相當。我們也注意到，盡管在我們的本征(低摻雜濃度)SiNW中遷移率極低，但是預計該遷移率會隨著摻雜劑濃度的減少而增加。可能的是因為在直徑更小的(本征)SiNW中散射增強，而使遷移率降低。我們相信未來的對與直徑成函數關系(對于恒定的摻雜劑濃度)的遷移率的研究應該能揭示這個重要的觀點。最后，我們進行了對重B摻雜的SiNW的溫度依賴性的初步研究。溫度依賴的I-V曲線表明導電性隨著溫度降低而降低，如對摻雜的半導體(圖IlA和11B)所期望的那樣。更重要地是，在降至我們可以達到的最低的溫度(圖11B)時，我們沒有發現庫侖阻塞的跡象。在靠近近V=0的小的非線性可于歸因于接觸效應，因為高分辨率的I-V相對Vg的關系的測量沒有顯示庫侖阻塞的標記。從kT=e2/2C估計，在電極(150nm厚，2.3μπι長的線)之間的均勻的線中的庫侖充電效應將需要低于約26mK的溫度。這強烈地表明SiNW長度和缺陷的變化足夠小，以至它們不能有效地將SiNW“分裂”為小島，這些小島可能在這些溫度呈現出庫侖阻塞效應。這些結論與顯示出庫侖阻塞的光刻圖案化(pattered)的SiNW的研究相反，而證實了我們的自支撐納米線的高品質。已經制備并使用電子輸運測量表征了單晶的η型和ρ型硅納米線(SiNWs)。在SiNW氣相生長過程中，使用激光輔助催化生長來可控地引入硼或磷摻雜劑。對于單獨的硼摻雜和磷摻雜的SiNW進行的兩端法，柵依賴性測量表明這些材料分別具有如ρ型和η型材料的行為。通過柵依賴性輸運測量得到的載流子遷移率的估算值與擴散輸運值一致，并顯示了在較小直徑的線中有減小的遷移率的跡象。此外，這些研究表明，在SiNWs中結合高的摻雜劑濃度并接近金屬態是可能的。在重摻雜的SiNWs上所作的溫度依賴性測量表明在溫度降至4.2Κ時沒有單電子充電的跡象，因此，暗示該SiNWs具有高度的結構的和摻雜的均勻性。我們相信我們成功地摻雜SiNWs來生成了η型和ρ型材料將在納米尺度地科學和技術中開辟令人興奮的機會。摻雜的SiNWs將是用于研究在ID納米結構中的輸運的基本問題的候選者。場效應管(EFTs)也在本文中的結構研究中，使用自組裝技術來集成許多SiNWs場效應管到可能用于納米電子應用的結構中將是可能的。例如在交叉陣列中組合ρ型和η型SiNWs來生成ρ-η結也應該是可能，該ρ_η結也可能被認為是未來的器件和傳感器。交叉的SiNWρ-η結已經通過在η型(ρ型)SiNWs上定向地組裝ρ型(η型)SiNWs來形成。輸運測量顯示了在反向偏壓中的整流和在正向偏壓中的急劇地電流上升(onset)。在構成結的P型和η型SiNWs上同時進行的測量證明了與這些納米線的接觸是歐姆性的(非整流的)，因此證明了該整流行為是由兩個SiNWs間的ρ-η結造成的。圖8Α示出了在不同柵電壓(Vg)下在直徑為70nm的本征SiNW上記錄的電流(I)相對偏差電壓(V)的曲線。曲線1，2，3，4，5，6和7分別對應于￥8=-30，-20，-10，(^，10，20，30V。插圖是典型的具有金屬觸點的SiNW掃描電子顯微鏡圖(標尺=10um)。圖8B示出了在直徑為150nm的B摻雜的SiNW上記錄的I-V數據；曲線1_8分別對應于Vg=-20,-10,-5,0V,5，10，15和20V。圖8C示出了在直徑為150nm的重摻雜B的SiNW上記錄的I-V數據；Vg=20V(實線)和OV(粗短劃線)。圖9A示出了在直徑為60nm的P摻雜的SiNW上記錄的I-V數據；曲線1，2，3，4，5和6分別對應于Vg=20,5,1,0,-20和-30V。圖9B示出了在直徑為90nm的重P摻雜的SiNW上記錄的I-V數據；Vg=OV(實線)和-20V(粗短劃線)。圖IOA示出了ρ型SiNW器件的能帶圖。圖IOB示出了η型SiNW器件的能帶圖。這些圖示意性地顯示了Vg在兩類納米線靜電勢上的作用。圖IlA和IlB示出了在重摻雜B的SiNW上記錄的溫度依賴的I-V曲線。在圖IlA中，曲線1，2，3，4，5和6分別對應于295，50，200，150，100和50Κ。圖IlB示出了4.2Κ時在納米線上記錄的I-V數據。半導體納米線的盲徑詵擇合成通過在我們的激光輔助催化生長(LCG)過程中利用清晰的金膠體作為催化劑，已經合成了直徑為10，20和30nm，長度大于IOym的單晶態的GaP納米線的近似單分散的樣品。在這種方法中，通過固態GaP的激光燒蝕產生的Ga和P反應物，隨即被金納米團簇催化劑引導成為納米線結構。用本方法制備的納米線的透射電子顯微鏡(TEM)研究證明納米線的直徑分布由納米團簇催化劑的直徑所確定。高分辨TEM顯示這些線是具有[111]生長方向的單晶閃鋅礦結構，能量彌散X射線分析確認了納米線成分是化學計量的GaP。結合LCG使用單分散納米團簇催化劑將使大范圍生長清晰(welldefined)和可控直徑的半導體納米線成為可能，于是開辟了從一維(ID)系統的基本性質到組裝功能納米器件的機會。通過在我們的激光輔助催化生長(LCG)合成方法論中使用清晰的金膠體作為催化劑，已經合成了直徑為10，20和30nm，長度大于10μm的單晶態的GaP納米線的近似單分散樣品。在本方法中制備的納米線的透射電子顯微鏡(TEM)研究證明納米線的直徑分布由納米團簇催化劑的直徑所確定。高分辨TEM顯示這些線是具有[111]生長方向的單晶閃鋅礦(zincblende)結構，能量彌散X射線分析(EDAX)確認了納米線成分是化學計量的GaP。對電子和光電子器件小型化的推動和對納米尺度的化學和物理基本原理理解的需要已經激發了近來對低維半導體材料的興趣。特別地，從基本原理和應用的觀點來看，一維(ID)系統都是讓人興奮的。如Luttering液態行為的讓人著迷的物理現象，以及從互連到掃描探針顯微鏡的眾多應用需要高品質、清晰的ID納米結構。在ID納米結構領域的實驗性進展經常受到在這個尺寸范圍內生成具有可控尺寸、結構和成分的新材料能力的限制。ID系統早先的合成方法使用薄膜生長和光刻技術。特別地，通過分子束外延生長半導體量子阱，接著進行解理和在解理面上的過度生長(overgrowth)來制作“Τ線”，并且“V槽”納米線已經通過在表面上蝕刻溝槽并接著沉積少量材料進入所形成的凹槽內制成。這些方法的一個明顯的局限性是這些納米線是鑲嵌在襯底中的，這就排除了復雜的2D和3D納米結構的組裝。模板法也被用來生長大范圍的納米線。盡管由于常常產生多晶結構而受到限制，這些方法能夠提供對納米線的長度和直徑很好的控制。我們實驗室在發展利用LCG方法得到自支撐單晶體半導體納米線的一般合成方法上，取得了重要進展。在LCG方法中，固體靶的激光燒蝕被用來同時產生納米尺度的金屬催化劑團簇和反應半導體原子，該半導體原子通過氣-液-固生長機理來產生納米線。該方法已經被用來產生大范圍的IV，III-V和II-VI族的納米線。我們已經提示了，在生長期過程中催化劑納米團簇的尺寸決定了線的尺寸，因此人們可以預想到通過利用單分散的催化劑納米團簇產生具有窄的尺寸分布的線(圖12)。這里，我們運用納米直徑的金膠體來應用該方法。通過LCG，使用直徑為8.4，18.5和28.2nm的金膠體生長了GaP。在這些實驗中，催化劑納米團簇被支撐在SiO2襯底上，使用激光燒蝕來從GaP固體靶產生Ga和P反應物。場發射掃描電子顯微鏡(FESEM)證明使用所有三種尺寸的催化劑都得到了長度超過IOm的納米線(圖13A)。對這些納米線端部的測試也表明了納米團簇催化劑的存在(圖13A，插圖)。沒有使用Au膠體所進行的控制實驗沒有產生納米線。該FESEM圖像表明，這些納米線的直徑分布比在沒有使用膠體催化劑的實驗中得到的納米線的直徑分布要窄，盡管FESEM不是用于評價這些分布的好方法，因為焦平面上小的變化就能在所觀察到的直徑中產生大的變化。在這些實驗中使用的生長裝置與報道中的裝置相似。襯底是通過將有600nm熱氧化物的硅片(SiliconSense)放入含有0.4%的N-[3-(甲氧甲硅基)丙基]-乙二胺的955EtOHH2O溶液中5分鐘，然后在100-110°C下固化10分鐘得到的。將Au膠體溶液(TedPella)稀釋到濃度為IO9-IO11微粒/mL以使聚集最小，并將其沉積在襯底上。將襯底放置在爐的下游端的石英管中，將GaP固體靶放置爐外的上游端的3-4cm處。將爐腔抽真空至低于100毫托，然后維持在250托，伴隨有lOOsccm的空氣流(Airflow)。將爐加熱到700°C，將靶使用ArF激準分子激光(λ=193nm,IOOmJ/脈沖，10Hz)燒蝕10分鐘。冷卻后，使用FESEM(LE01982)檢測襯底。對于TEM(JE0L200CX和2010)和EDAX分析，利用在乙醇中超聲從襯底上移除納米線后，將納米線沉積在銅網格上。為了獲得對使用金膠體產生的納米線的直徑分布的定量測量，和為了更好地表征它們的結構和成分，我們使用了高分辨TEM。高分辨TEM表明這些線是單晶體(圖13B)，在[111]方向生長，EDAX在其技術限度內確認了成分是化學計量的GaP(GaP1.000.94)。重要的是，對納米線直徑廣泛的TEM分析證明了與膠體催化劑直徑和分散極好的相關性(圖14A禾口14B)；即，對于從28.2士2.6，18.5士0.9和8.4士0.9nm的膠體生長的線，我們分別觀察到30.2士2.3，20.0士1.0和11.4士1.9nm的平均直徑。納米線的平均直徑普遍比膠體的平均直徑大l-2nm。我們相信，該增加值是由于在納米線成核之前的Ga和P反應物與膠體的合金化。對于30nm和20nm的線(圖14A和14B)，清楚的是納米線的寬度分布反應出膠體的寬度分布，提示了線的單分散度僅被膠體的分散度所限制。對于IOnm的線(圖14C)，線分布的小的展寬(Inm)可以歸結為膠體的團聚。平均直徑和分布寬度隨著更多的膠體濃縮溶液被分散到襯底上而增加。盡管還需要另外的工作來支持這個觀點，但該分布具有被2.5nm間距分開的峰的這一事實，暗示了一些線是從兩個膠體的團聚體生長而來在所有的情形中，線直徑的分布要比那些沒有使用膠體催化劑生長的線的直徑分布43士24nm(圖14D)小一個數量級還多。我們相信，對于多種膠體，該工作第一次清楚地證明了對半導體納米線的直徑施加系統控制的能力。前面試圖在催化劑附著得較差的表面上生長納米線導致了具有大于50nm的非一致性的直徑的納米線。其他試圖通過改變背景載氣來控制納米線直徑僅僅稍微移動了線的平均直徑，并且產生了比我們使用膠體調節生長更寬的線的分布。總之，我們已經展示了具有單分散直徑分布的半導體線的可控合成。這些高品質、單晶態的線代表了用于未來的低維物理學的研究，以及用于納米尺度的科學與技術的多個領域中的應用的候選者。特別地，我們相信直徑可控樣品的合成將很大地方便將這些納米尺度結構單元組合為復雜的和功能性的2D和3D納米系統。圖12是描述使用單分散的金膠體作為催化劑生長清晰(welldefined)的GaP半導體納米線的示意圖。圖13A示出了從28.2nm的膠體合成的納米線的FESEM圖像(標尺是5μm)。插圖是這些線其中之一的端部的TEM圖像(標尺是50nm)。高襯度特征對應于在線的端部的膠體催化劑。圖13B示出了在這個樣品中的另一條線的TEM圖像(標尺是lOnm)。[111]晶面是可分辨的(resolved)，表明線的生長沿著該軸發生，這與先前的工作一致。對于該線，面間距的測量給出晶格常數為0.54nm(士0.05歷)，這與GaP的體材料值(bulkvalue)0.545Inm一致。圖14A-14C示出了線的所測量直徑的柱狀圖，這些線是從28.2nm(圖14A)，18.5nm(圖14B)和8.4nm(圖14C)的膠體生長而來。實線示出了線的分布。圖14D示出了使用前面無膠體方法生長的線的直徑的柱狀圖，在該方法中使用激光來產生Au納米團簇和GaP反應物。該分布非常寬(標準偏差是23.9nm)，平均直徑(42.7nm)大于那些使用預定好的膠體催化劑合成的線。在所有情況中，所報道的納米線直徑等于晶核。所有納米線表面上的不定形氧化層在同一個實驗中的各線之間是相對一致的，但在合成之間，其厚度在2-6nm間變化。化合物半導體納米線的一般合成已經使用激光輔助催化生長完成了大范圍多組分半導體納米線的可預測的合成。已經制備了大量的高純度(>90%)單晶的二元III-V族材料(GaAs,GaP,InAs和InP)，三元III-V族材料(GaAs/P,InAs/P)，和二元II-VI族材料(ZnS，ZnSe,CdS和CdSe)和二元SiGe合金的納米線。這些納米線具有從3到數十個納米變化的直徑，和延長到數十個微米的長度。在如此寬范圍上在技術上非常重要的半導體納米線的合成能夠被拓展到很多其它材料并且在納米尺度科學技術方面開辟了重要的機會。納米尺度材料的合成對于被引導以理解小結構的基本性質，生成納米結構化材料和發展納米技術的工作很關鍵。納米線和納米管是眾多注意力的焦點，因為它們具有回答關于一維系統的基本問題的潛力，以及被期望在覆蓋從分子電子學到新穎的掃描顯微鏡探針的應用中扮演重要的角色。為了探索這樣豐富和令人興奮的機會需要化學成份和直徑能變化的納米線材料。在過去的幾年中，對于納米線的大批量合成進行了很多努力，盡管使用模板法(template)、激光燒蝕法、溶液法和其他方法已經取得進步，但是沒有一種情形已經證明了可以利用一種方法以可預測的方式來合成大范圍的納米線材料。這里，我們描述了使用激光輔助催化生長(LCG)方法可預測的合成大范圍的二元和三元III-V，II-VI和IV-IV族半導體納米線。最近，我們報到了使用LCG方法的基本的Si和Ge納米線的生長，這利用了激光燒蝕來產生納米直徑的催化劑團簇，該催化劑團簇通過氣-液-固(VLS)機理來確定尺寸和引導晶態的納米線的生長。VLS生長過程和我們的LCG方法的一個重要特征就是，平衡相圖能夠被用來預測催化劑和生長條件，因此使新的納米線材料的合理的合成成為可能。重要的是，這里我們顯示了，使用這種方法，III-V族材料GaAs，GaP,GaAsP,InAs,InP和InAsP,II-VI族材料ZnS，ZnSe,CdS和CdSe，以及IV-IV族SiGe合金的半導體納米線能夠以高的產出和純度進行合成。如GaAs和CdSe的化合物半導體尤其是令人著迷的目標，因為它們的直接能隙導致了吸引人的光學和電光性質。已經制備了直徑與3nm—樣小、長度超過10μm的單晶體的納米線，該直徑使這些納米線具有強的徑向量子限制效應(radialquantumconfinement)。這些研究證明了，LCG代表了一種用于納米線合成的非常一般化和可預測性的方法，而且我們相信所制備大范圍的的III-V，II-VI和IV-IV族納米線將開辟許多在納米尺度的研究和技術中的新機會。由于三元和更高階的相圖的復雜性，原則上對于使用LCG方法的二元或更復雜的納米線的生長條件的預測比前面基本的Si和Ge納米線的研究要明顯困難得多。但是，考慮到用于令人感興趣的催化劑和化合物半導體的偽二元相圖，該復雜性能被大大地降低了。例如，Au-GaAs的偽二元相圖表明Au-Ga-As液體和GaAs固體在高于630°C時是富GaAs區域中的主相(圖15)。這意味著，如果靶的成分和生長溫度被設定到相圖中的這個區域，金可以作為催化劑通過LCG方法來生長GaAs納米線。事實上，我們發現使用(GaAs)a95Auaci5靶的LCG產生出主要由納米線組成的樣品。在890°C制備的材料的典型的場發射掃描電子顯微鏡(FE-SEM)圖像(圖16A)表明該產品是長度延長到IOym或更多的線狀物。這些高分辨SEM圖像的分析表明，在通過LCG方法生產的產品中至少90%是納米線，僅有很少量的粒狀材料。大量樣品的X射線衍射數據可以被標記為與GaAs體材料一致的晶格常數的閃鋅礦(ZB)結構，也表明該材料是純至量級的GaAS。最后，我們注意到GaAs納米線的高產出也可以使用Ag和Cu催化劑獲得。這些數據與這些金屬(M=Ag，Cu)在偽二元相圖中的富GaAs區域呈現為M-Ga-As液體和GaAs固體相的事實一致，而且證明了LCG方法用于納米線生長的可預測性。GaAs納米線的結構和成分已經使用透射電子顯微鏡(TEM)，匯聚束電子散射(ED)和能量彌散X射線熒光(EDX)詳細地進行了表征。TEM研究表明該納米線具有從3nm到約30nm范圍的直徑。直徑為20nm單根線的典型的衍射襯度圖像(圖17A)表明該線是單晶體(一致的襯度)和均一的直徑。通過EDX確定的該線的GaAs成分51.448.6，在儀器靈敏度范圍內，與從GaAs晶體標樣分析得到的成分是相同的。而且，垂直于該納米線長軸記錄的ED花樣(插圖，圖17A)能夠標記為ZB的GaAs結構的<112>晶帶軸，因此表明生長出現在沿[111]方向。對單獨GaAs納米線的廣泛的測量表明，在所有情形中，生長沿<111>方向出現。該方向和該單晶結構還被TEM晶格像(例如，圖17B)所確認，該晶格像清楚地表明(111)晶面(間距0.32士O.Olnm，體GaAS，0.326nm)垂直于線軸。最后，TEM研究揭示大多數納米線在一端以納米微粒結束(插圖，圖16A)。EDX分析表明納米微粒主要由Au組成。Au納米微粒在納米線端的存在與偽二元相圖一致，代表了用于VLS生長機理的很強的證據，該機理被推薦用于LCG。通過LCG法合成的二元GaAs納米線的勝利并不是一個孤立的事例，而是對大范圍的二元和更復雜的納米線材料(表1)來說是普遍的。為了將我們的合成方法拓展至最大范圍的納米線，我們承認用于LCG的催化劑能夠在沒有詳細的相圖情況下通過識別金屬進行選擇，在這些金屬中，納米線成分元素在液相中是可溶的，但液相不會形成比預期的納米線的相更穩定的固體化合物；即，理想的金屬催化劑應該在物理上是活潑的，但化學上是穩定的。從這方面看，貴金屬Au應該對很多材料來說都代表了一個好的起點。過去，該貴金屬也被用于通過金屬_有機物化學氣相沉積(MOCVD)以VLS法生長表面支撐的納米線。通過MOCVD方法產生的納米線與本文中所報道的材料在幾個方面是不同的，包括=(I)MOCVD納米線產生在表面上，而不是所需的用于組裝的大的量；(2)MOCVD納米線從基底到它們的端部顯著地逐漸變細(即，它們沒有均一的直徑)；(3)最小的納米線直徑(10-15nm)也要顯著地大于在我們的工作中所獲得的3-5nm的直徑。最后，如下所述，簡單地通過產生感興趣的固體靶和催化劑，我們的LCG方法很容易被拓展到許多不同的材料(如表1)，認識到這一點是很重要的。首先，我們已經顯著地將我們在GaAs上的工作拓展到包括GaP和三元合金GaAs1^xPx的材料。通過LCG從(GaP)a95Auatl5靶獲得的產品的FE-SEM圖像展現出高純度、長度超過IOnm的納米線(圖16B)。大量的TEM表征表明這些納米線(1)是單晶體的GaP，(2)沿<111>方向生長，(3)如LCG機理所期望的以Au納米微粒終止(插圖，圖16B)。我們還通過三元GaAsP合金納米線的研究測試了我們LCG方法的局限性。三元III-V合金的合成對于能帶工程是尤其讓人感興趣的，能帶工程對電子學和光學器件是關鍵的。使用含有Au催化劑的GaAsa6Pa4靶，GaAsP納米線的LCG產生了近乎純的納米線(圖16C)。TEM圖像，ED和EDX表明這些納米線是單晶體的，沿<111>方向生長，具有1.00.580.41的GaAsP原子比，這實質上與初始靶的成分是相同的，以主要由Au組成的納米團簇終止(插圖，圖16C)。在直徑為約IOnm和6nm的納米線(圖17C和17D)上記錄的高分辨TEM圖像表明良好有序的(111)晶面，以及沒有成分調制的跡象。我們相信三元納米線成分能被靶成分所控制的觀察結果是十分重要的，因為它為探索激子能量改變提供了機會，該激子能量的改變是因為帶隙的變化(成分)和量子限制(尺寸)。基于以上結果，也許并不令人驚奇的是，我們也已經成功地使用LCG來制備III-V二元材料和包含In-As-P的三元材料(表1)。我們相信，更重要的一點是這種合成方法也能輕易地拓展到許多其他類別的納米線的制備，包括II-VI材料ZnS，ZnSe,CdS和CdSe(表1)，IV-IVSiGe合金。II-VI納米線CdS和CdSe的情形是尤其重要的，因為這些材料穩定的結構相——纖鋅礦(W)——不同于如上所述的III-V材料的ZB結構，和ZnS與ZnSe的ZB結構。重要地是，我們發現使用含有Au催化劑的LCG方法能夠高產出地合成CdS和CdSe的納米線(圖18A)。從單獨的CdSe的納米線(例如，圖18B和18C)獲得的TEM和ED數據表明這些材料是單晶體，該單晶體具有W-型結構以及與ZB結構的<111>方向明顯不同的<110>生長方向。CdS納米線(表1)的研究顯示了稍微復雜些的行為；即，具有沿兩個不同的<100>和<002>方向的生長的W-型納米線。可能的是，為少數的CdS納米線指定的<002>方向也許對應于ZB結構的<111>方向。但是，在大量納米線樣品上進行的X射線衍射測量與W結構的晶體參數值(assignment)—致。此外，前面的W-型CdS和CdSe納米團簇的研究顯示了沿<002>方向的拉長。我們相信，與生長溫度成函數關系的納米線結構的系統研究應該可以幫助闡明這些CdS結果的起源，也許能提供對如何能控制納米線生長方向的理解。最后，我們已經能夠用LCG制備IV-IV二元Si-Ge合金納米線(表1)。使用Au催化劑，在整個SihGex組分范圍內合成單晶體納米線是可能的。不像上面所討論的GaAsP的情形，該Si-Ge合金沒有展現出與起始靶相同的成分。而是，成分在生長反應器中連續變化，所產生的富Si的材料在較熱的中間區域，所產生的富Ge的材料在較冷端部。特別地，從(Sia7ciGea3ci)a95Auaci5靶的LCG生長在1150°C產生的納米線從爐中部到端部，分別具有955，8119，7426，3466和1387的SiGe原子比。該組分的變化來自于以下事實兩種單獨的納米材料的最優生長溫度是相當不同的。雖然我們的結果也表明該差別能被利用在單一的生長實驗中來制備一定范圍的合金組分，但這種差別會增加合成成分可控的合金的難度。總之，使用我們的LCG技術，我們已經合成了大范圍的單晶的二元和三元化合物半導體納米線。我們相信這些結果清楚地證明了這種方法用于合理的納米線合成的普遍性。期望這些高品質、單晶的半導體納米線的可利用性使納米尺度科學和技術中的迷人的機會成為可能。例如，這些納米線能被用來探查在ID結構中的激子的限制、動力學和輸運性質，能被用作用于納米結構化材料的光學活性結構單元。而且，通過更進一步地控制生長，我們相信LCG方法能被用來合成更復雜的納米線結構，包括單一線的同質和異質結，以及超晶格，于是可以使納米尺度的發光二極管和激光器件成為可能。在前面已經敘述了用于納米線LCG生長的裝置和一般步驟。在合成中使用的靶由(材料)Cl95Auatl5組成。用于合成的典型的條件是(i)100_500托ArH2(955)，(ii)50-150sscm氣流，和(iii)使用脈沖的Nd:YAG激光(λ=1064nm；脈沖率IOHz；平均功率2.5W)燒蝕。在表1中給出了用于不同納米線材料的生長的特殊溫度。納米線產品在爐下游的冷端收集。使用X射線衍射(SCINTAGXDS2000)FE-SEM(LEO982)和TEM(Philips420和JEOL2010)對納米線樣品進行表征。在TEM中也進行電子衍射和成分分析(EDX)測量。用于TEM分析的樣品如下制備在乙醇中短暫地對樣品進行超聲處理，這使納米線材料懸浮，接著在TEM網格上放置一滴懸浮液并使其干燥。使用膜和納米管的模板調制方法已經被用來制備許多材料。然而，這些納米線典型地具有>IOnm的直徑，并常常具有使其難于探測內在物理性質的多晶結構，該直徑大于期望的用于強量子限制效應的直徑。表1是所合成的單晶體納米線的一個總結。生長溫度對應于在這些研究中所探索的范圍。最小(Min.)和平均(Ave.)納米線直徑(Diam.)通過TEM和FE-SEM圖像確定。使用電子衍射和TEM晶格像確定結構ZB，閃鋅礦；W，纖鋅礦；和D，金剛石結構類型。成份由在單個的納米線上進行的EDX測量確定。除GaAs也使用Ag和Cu外，所有的納米線使用Au作為催化劑合成。使用Ag和Cu獲得的GaAs納米線與使用Au作為催化劑獲得的GaAs納米線有相同尺寸、結構和成份。<table>tableseeoriginaldocumentpage60</column></row><table>圖15示出了Au和GaAs的偽二元相圖，液體Au-Ga-As組分用L指代。圖16A-16C示出了通過LCG制備的GaAs(圖16A)，GaP(圖16B)和GaAs06P04(圖16C)納米線的FE-SEM圖像。在圖16A-16C中的標尺是2μπι。圖16A-16C的插圖分別是GaAs,GaP和GaAsa6Pa4納米線的TEM圖像。標尺都是50nm。高襯度的特征(深色)對應于固化的納米團簇的催化劑。圖17A示出了直徑約20nm的GaAs納米線的衍射襯度TEM圖像。插圖示出了沿<112>晶帶軸記錄的匯聚束電子衍射花樣(ED)。ED花樣的[111]方向平行于線軸，因此表明生長沿[111]方向發生。標尺等于20nm。圖17B示出了直徑約20nm的GaAs納米線的高分辨TEM圖像。垂直于納米線軸的晶面距0.32士0.Olnm,與體GaAs中(111)面的晶面距0.326nm有很好的一致性。標尺等于lOnm。圖17C和17D分別示出了直徑為10和6nm的GaAsa6Pa4納米線的高分辨TEM圖像。在所有的三種納米線中，(111)晶面(垂直于線軸)都清楚地被分辨。在圖17C和17D中的標尺是5nm。圖18A示出了通過LCG制備的CdSe納米線的FE-SEM圖像。標尺等于2μm。圖18A的插圖是在線端存在納米團簇(深色特征)的單獨的CdSe納米線的TEM圖像。EDX表明納米團簇主要由Au構成。標尺是50nm。圖18B示出了直徑為18nm的CdSe納米線的衍射襯度TEM圖像。均一的襯度表明該納米線是單晶體。圖18B的插圖是沿<001>晶帶軸記錄的ED花樣，該圖已經被標記為纖鋅礦結構。ED花樣的[110]方向平行于線軸，因此表明了生長沿[110]方向發生。標尺是50nm。圖18C示出了直徑約為13nm的CdSe納米線的高分辨TEM圖像，該圖像展現出了很好地分辨(100)晶面。晶面距實驗值0.36士O.Olnm，與體狀晶體中的間距0.372nm—致。相對于納米線軸30°取向的(100)晶面與由ED確定的[110]生長方向一致。標尺等于5nm。單晶GaN納米線的激光輔助催化牛長已經使用激光輔助催化生長(LCG)合成了大量的單晶態GaN納米線。(GaN，Fe)復合物靶的激光燒蝕產生了液體納米團簇，這些團簇可以用作限制和引導晶態的納米線的生長的催化部位。場發射掃描電子顯微鏡表明產品主要由線狀結構組成，該線裝結構具有IOnm的量級的直徑和大大超過1μm的長度。大量納米線樣品的粉末X射線衍射分析能被標記為GaN纖鋅礦結構，顯示有>95%的相純度。單獨的納米線的透射電子顯微鏡，匯聚束電子衍射，和能量彌散X射線熒光分析表明它們是具有[100]生長方向的GaN單晶體。大量的單晶體的GaN的納米線和其它技術上重要的半導體性氮化物材料的合成應該為更進一步的基礎研究和應用開辟了許多機會。在這里，我們報到了單晶態GaN納米線的大批量合成。GaN和催化金屬的復合物靶的激光燒蝕產生了液體納米團簇，這些團簇可以用作限制和引導晶態的納米線生長的活性部位。場發射掃描電子顯微鏡(FE-SEM)表明產品主要由線狀結構組成。大量納米線樣品的粉末X射線衍射(PXRD)分析能被標記為GaN纖鋅礦結構，顯示有>95%的相純度。單獨的納米線的透射電子顯微鏡，匯聚束電子衍射，和能量彌散X射線熒光分析表明它們是具有[100]生長方向的GaN單晶體。在過去的數十年中，由于納米結構化的GaN材料用于光電子的重要的潛力，它們吸引了廣泛的注意。這些研究主要集中在零維(OD)量子點和二維的量子阱結構，使用成熟的方法能很容易合成這些結構。由于與它們的合成相關聯的困難，對一維(ID)GaN納米線的研究受到限制，該研究能夠使基本原理及應用研究中具有的獨特機會。特別地，僅有一篇GaN納米線生長的報道。在這個工作中，在氧化鎵和顯3蒸汽存在時，使用碳納米管作為模板來產生GaN納米線。我們已經探究了被稱之為激光輔助催化生長(LCG)的用于GaN納米線生長的可預測的合成方法。在該方法中，脈沖激光被用來使包含預期的材料和催化劑的固體靶蒸發，由此得到的在高溫度下形成的液體納米團簇通過汽-液-固生長機理來引導生長和確定晶態納米線的直徑。該方法的一個重要的特征是，被用來確定ID生長的催化劑能夠從相圖數據和/或化學活性來選擇。Buhro和合作者已經使用相關的被稱之為溶液_液體-固體相生長的方法來在溶液中制備一些的III-V材料的納米線，盡管不是氮化物。在GaN的情形中，沒有詳細的與LCG相關的三元相圖(即，催化劑_Ga_N)的信息可以利用。但是，我們能夠使用生長過程的知識來合理的選擇催化劑。特別地，在納米線生長條件下，催化劑應該形成與GaN混溶的液體相，但卻不形成更穩定的固相。指導性原則暗示，Fe可以溶化Ga和N，但卻不形成比GaN更穩定的固相化合物，Fe將是用于通過LCG的GaN納米線生長好的催化劑。使用激光燒蝕產生催化劑納米團簇后，納米線生長的整個進展如圖19所示。重要地，我們發現使用GaN/Fe靶的LCG生產了高產出的納米直徑的線狀結構。通過LCG生產的產品的典型的FE-SEM圖像(圖20A)示出了該產品主要由直徑為IOnm級別，長度大大超過Iym的ID結構組成；即，高縱橫比的納米線。FE-SEM數據也表明產品的組成為約90%的納米線，其余為納米微粒。我們也使用PXRD(圖20B)評估了整個晶體結構和大量納米線樣品的相純度。在PXRD圖中所有相對尖銳的峰可以被標記為晶體常數為a=3.187和c=5.178埃的纖鋅礦結構。這些值與體GaN的文獻值a=3.189和c=5.182埃符合得很好。此外，背底信號與觀察到的峰的對比表明GaN纖鋅礦結構相在我們的合成中所產生的晶態材料占有>95%。LCG實驗裝置與前面所報道的裝置相同。GaN/Fe復合物靶(原子比為(GaN)Fe=0.950.05)被放置在爐中心的石英管中。該實驗系統被抽真空到30毫托，接著注入無水氨氣。當氣壓和流速分別維持在約250托和SOsccm時，以30°C/min將爐溫升高到9000C。接著使用脈沖Nd-YAG激光(1064nm；脈沖寬度8ns；IOHz重復；平均功率2.5W)以典型的燒蝕持續時間5min來燒蝕靶。在燒蝕后，關閉爐，使其冷卻到室溫。然后，排空該系統，從內部的石英管壁的端部收集到微黃色的粉末。將該產品直接用于FE-SEM和PXRD研究。將該產品懸浮在乙醇中，然后轉移到TEM網格上用于TEM，CBED和EDX測量。已經使用TEM，CBED和EDX進一步詳細地表征了GaN納米線的形貌、結構和成分。TEM研究表明該納米線是直的且具有均一的直徑，典型地在一端以納米微粒結束。圖20A示出了一條納米線的有代表性的衍射襯度圖像。沿著線軸的一致的襯度表明該納米線是單晶體。在液體納米團簇結晶化后，如所期望的那樣，在納米線端觀察到的納米微粒(深色，高的襯度特征)是多面形的(圖19)。我們也使用了EDX來闡明納米線和端部的納米微粒的成分。在納米線上記錄的數據顯示僅Ga和N的比率與GaN標樣基本相同，而納米微粒還含有Ga、N和Fe。Fe(以及Ga和N)僅在端部的納米微粒中存在確認了在合成中Fe的催化劑的本性。為了進一步鉆研催化劑的重要性，我們也研究了使用Au催化劑的GaN納米線的生長。近來金作為催化劑已被用于很多III-V和II-VI材料納米線的生長，同樣地可以期望其在GaN納米線的生長中也有效地發揮作用。但是，Au呈現出很差的N的溶解性，于是不能有效地輸運N到固/液生長界面。與該分析一致的是，我們已經不能使用Au催化劑得到GaN納米線。我們相信這強調了催化劑的重要性以及催化劑如何能被合理地選擇。最后，我們使用CBED和高分辨TEM(HRTEM)更詳細地表征了GaN納米線的結構。典型的納米線的CBED花樣(插圖，圖21A)呈現出與從衍射襯度圖像推斷而來的單晶結構一致的尖銳的衍射花樣。對該花樣的標記進一步證明了[100]方向沿線軸對準。此外，圖21B示出了直徑約為IOnm的GaN納米線的HRTEM晶格像。該圖像沿<001>晶帶軸記錄，清楚地示出了納米線的單晶結構和沿[100]，和[-110]方向的晶面。該圖像證明了[100]方向與線軸平行，因此證實了在GaN納米線中的[100]生長方向。總之，我們探究了用于合理地合成GaN納米線的LCG方法。獲得了具有唯一的[100]生長方向的單晶體的高純度GaN納米線。我們相信，這種基于催化劑和生長條件的可預測的選擇的方法能很容易地拓展到InN，(GaIn)N合金和相關的氮化物納米線的合成。，大量GaN單晶納米線和其他技術上重要的半導體氮化物材料的合成被期望能為未來的基礎研究和應用開辟很多機會。圖19示出了使用激光輔助催化生長GaN納米線的示意圖。圖20A示出了使用LCG合成的大量的GaN納米線的FE_SEM(LE0982)圖像。標尺等于Ιμπι。圖20Β示出了在大量的GaN納米線上記錄的PXRD(Scintag，XDS2000)花樣。在峰上的數字對應于閃鋅礦結構的(hkl)值。圖21A示出了GaN納米線的衍射襯度TEM(Philips，EM420)圖像，該納米線以更高(深色)襯度的多面形的納米微粒結束。在圖21A中的插圖示出了用白環標記出的區域上沿<001>晶帶軸記錄的CBED花樣。白色標尺等于50nm。圖21B示出了另一個直徑約為IOnm的納米線的HRTEM(JE0L2010)圖像。該圖像沿<001>晶帶軸得到。[100],和[-110]方向用平行于線軸的[100]表示。白色標尺等于5nm。鋪仆趣內燃目■賊賊_〒減申孑舊如納米線(NWs)和納米管(NTs)的一維納米結構理想地適合于電荷載流子和激子的有效的輸運，因此被認為是用于納米尺度的電子學和光電子學的關鍵的結構單元。對在碳納米管中的電子輸運的研究已經導致了場效應管、單電子管、整流結和化學傳感器的產生，這些結果顯示了從這些材料可能的令人激動的應用，盡管由于半導體性或金屬性的納米管的選擇性生長和/或組裝現在還不可能，納米管結構單元的使用受到相當的限制。將納米尺度結構用作用于有源器件和器件陣列的倒置組裝的結構單元將需要不同單元的電性質是確定和可控制的，該應用將消除對于昂貴的組裝線的需求。最后，我們報道了來自化合物半導體納米線結構單元的功能性納米尺度器件的合理的組裝，在這些納米線結構單元中電性質通過摻雜得到控制。柵依賴輸運測量證明，磷化銦(InP)納米線能通過可控的η型和P型摻雜來合成，并能如納米尺度的場效應晶體管那樣運作。此外，通過形成交叉的納米線陣列，清晰的(well-definecOn-和ρ-型材料的可用性使ρ-η結的產生成為可能。輸運測量揭示納米尺度的ρ-η結展示了清晰的電流整流性。重要的是，正向偏壓的InPρ-η結展示了強的，量子限制的光發射，使得這些結構也許是迄今所創造的最小的發光二極管。最后，電場引導的組裝被視為能從這些新的納米尺度的結構單元創造出高度集成的和功能性的器件的一種策略。已經通過如前所述的激光輔助催化生長(LCG)制備了單晶體的InP納米線。分別使用碲(Te)和鋅(Zn)作為摻雜劑制備了η型和ρ型的InP納米線，并發現這些納米線與沒有添加摻雜劑的納米線有相似的高質量。已合成的Zn摻雜的InP納米線的場發射掃描電子顯微鏡(FE-SEM)圖像(圖22Α)證明這些線長度延長到數十個納米，直徑在10納米的量級。高分辨透射電子顯微鏡(TEM)圖像(插圖，圖22Α)進一步示出了該摻雜的納米線是生長方向為<111>的單晶體。通常的，在TEM圖像中是可以看見納米線上的1-2納米的不定形包覆層。該薄層歸結于納米線在合成后暴露在空氣中時形成的氧化物。通過能量彌散X射線衍射(EDX)分析所確定的單獨的納米線的全部的成分被發現是11InP，因此確認了納米線的化學計量的成分。但是，EDX和其他元素分析方法還不夠靈敏來確定單獨的納米線中的摻雜水平。為了確認在納米線中摻雜劑的存在和類型，我們已經在單獨的納米線上進行了柵-依賴，兩端法輸運測量。在這些測量中，對于η-和P-型的納米線，納米線的電導將以相反的方向響應于柵電壓(Vg)的變化。特別的，對于η型的納米線，Vg>0將導致電子的積累和電導的增加；而對于P型的納米線，相同施加電壓的柵將消耗空穴和降低電導。圖22Β和22C和IOOc分別示出了從單獨的Te-和Zn-摻雜的納米線獲得的典型的柵依賴I-V曲線。對于兩類型的納米線，在Vg=0時，I-V曲線都是近似線性的，表明金屬電極與納米線是歐姆接觸。在Te摻雜的納米線上記錄的輸運數據(圖22Β)表明對于Vg>0電導增加，而對于Vg<0電導下降。這些數據清楚地表明Te摻雜的InP納米線是η型的。與η型，Te摻雜的InP納米線相比，在Zn摻雜的納米線上記錄的柵依賴輸運數據示出了隨Vg的變化反向的電導變化。特別地，對于Vg>0電導下降，對于Vg<0電導增加(圖22C)。這些結果表明Zn摻雜的InP納米線是ρ型的。我們的結果具有相當的可重復性。在超過二十根直徑從20nm到IOOnm的單獨的納米線上進行的測量在每種情形下顯示出柵效應，該效應與在InP納米線合成中使用摻雜劑是一致的。此外，柵電壓可以被用來完全地耗盡η-型和P-型的納米線中的電子和空穴，以至電導變得不可測量的小。例如，當Vg小于或等于-20V時，在圖22Β中的納米線的電導可以從導通(開)狀態轉換到截止(關)狀態，于是該納米線可以如場效應管那樣工作。對于一些納米線，電導調制能夠如4-5個數量級大。相對高的切換電壓是與在我們的測量中所使用的厚(600nm)氧化物阻擋層有關。該柵依賴行為與金屬_氧化物_半導體(MOS)場效應管和近來的半導體納米管場效應管的研究相似。我們關于納米管工作的一個重要的特色就是，在每一條納米線中，能夠獲得可預測的半導體行為。綜合起來，這些結果清楚地說明了單晶體InP納米線能夠被合成而具有可控的載流子類型。因為這些納米線以大批量的形式被生產，它們代表了一種可以容易得到的用于組裝器件和器件陣列的材料。通過在兩條或更多線之間形成結，清晰的η-型和ρ-型納米線結構單元的可用性開辟了創建復雜功能的器件的可能。為了探索這個讓人興奮的機會，我們已經分別研究了通過使用交叉兩個η型，兩個ρ型，及一個η型和一個ρ型納米線形成的η-η，ρ-ρ和p-η結的輸運性質。圖23Α示出了使用直徑為29nm和40nm的納米線形成的有代表性的交叉納米線器件。為了以下討論的簡便，將四個臂用A，B，C，D指代。重要的是，對于每一個實驗，被研究的結的類型是可以控制的因為我們能夠在組裝之前選擇用于制造交叉的結的納米線的類型。圖23B和23C分別示出了在n_n和ρ-ρ結上記錄的電流-電壓(I_V)數據。對于兩種類型的結，在單獨的納米線上記錄的輸運數據(AC，BD)都顯示出線性或近乎線性的I-V行為(曲線80，圖23B和曲線82，圖23C)。這些結果表明實驗中所使用的金屬電極與納米線是歐姆或近似歐姆性的接觸，將不會對穿過結的I-V測量造成非線性的影響。通常，穿過η-η和ρ-ρ結進行的I-V輸運測量顯示出線性或近似線性的行為，而許可我們推斷出關于用這種方法制備的結的兩個重要的觀點。第一，在單獨的納米線之間的界面氧化物不會產生明顯的隧道勢壘，因為這樣的勢壘將會導致高的非線性I-V行為。第二，流過每一對相鄰的臂記錄的I-V曲線顯示出相似的電流水平，這些值小于單獨的納米線自身的值。這些結果表明結支配輸運行為。最后，我們的數據表明，盡管接觸面積小(KT12-IO-iciCm2)和制作結的方法簡單，單獨的納米線在相互之間有好的合理的電接觸。在單獨的納米線之間好的接觸為研究這些納米線來制造功能性器件提供了基礎。作為例子，我們已經從交叉的P-和η-型納米線制作了ρ-η結。通過具有中間干燥的η-和P-型納米線稀溶液的依次沉積，這些結能夠被可重復地制造。圖23D示出了交叉的納米線Ρ-η結的典型的I-V行為。單獨的η-和ρ-型納米線元件的線性的I-V(曲線84和86)表明納米線和金屬電極之間是歐姆接觸。穿過Ρ-η結的輸運性質(曲線88)示出了清楚的電流整流；即，反向偏壓時沒有電流流動，而正向偏壓時有急劇的電流上升。重要的是，該行為與體半導體Ρ-η結相似，這形成了許多關鍵的電子和光電子器件的基礎。在標準的ρ-η結中，整流來自于在P-和η-型材料之間的界面上形成的勢壘。當結是正向偏壓時(P-—側是正偏壓)，勢壘減小，相對大的電流能夠流過結；另一方面，在反向偏壓時，僅有少量的電流能夠流過結，因為勢壘被進一步增強了。有幾個原因使我們相信所觀察到的整流是因為在ρ-型和η-型InP納米線之間的交叉點形成的Ρ-η結。第一，用來制造結的單獨的P-和η-型納米線的線性或近似線性的行為表明在納米線和金屬電極之間形成了歐姆接觸。這就排除了整流來自金屬-半導體肖特基(Schottky)二極管的可能性。第二，通過每對相鄰的電極(AB，AD,CB,⑶)所確定結的I-V行為(圖23D中曲線88)展示了相似的整流效應和電流水平，這也比通過單獨的納米線的電流水平小得多。這些結果證明結支配了I-V行為。第三，四端測量顯示出相似的I-V和整流，僅與在同樣電流水平下的二端測量相比有略微小的壓降(0.1-0.2V)，該四端測量中，在測量穿過兩個獨立的電極(如，C-D)的結的壓降時，電流通過兩個相鄰的電極(A-B)。最后，在10個獨立的ρ-η結上進行的測量在I-V數據中顯示了相似的整流；即，當P型納米線是正偏壓時，明顯的電流僅能流過Ρ-η結。上面的數據明確地表明我們現在能合理地制作納米尺度的ρ-η結。在像InP的直接能隙半導體中，Ρ-η結形成了用于包括發光二極管(LED)和激光器的關鍵的光電子器件的基礎。為了評估我們的納米尺度的器件是否有相似的行為，我們從交叉的納米線Ρ-η結研究了光致發光(PL)和電致發光(EL)。重要的是，EL可以從正向偏壓的這些納米尺度的結中輕易地觀察到。圖24A示出了從在正向偏壓的典型的納米線ρ-η結得到的EL圖像，插圖示出了從交叉的納米線結得到的PL圖像。PL圖像清楚地顯示兩個拉長的線狀的結構，EL圖像示出了來自于點狀源的光。對比EL和PL圖像表明EL最大值的位置對應于PL圖像中的交叉點，于是證明了光確實從納米線的Ρ-η結中發出。結的I-V特征(插圖，圖24Β)示出了在1.5V具有急劇的電流上升的清楚的整流。結的EL強度相對于電壓的曲線表明，在如1.7V低的電壓下用我們的系統能夠檢測到有效的光。EL強度隨著偏壓迅速升高，類似于I-V行為。EL光譜(圖24C)示出了在820nm附近的最大的強度，該值相對于InP體材料的帶隙(925nm)有明顯的藍移。該藍移部分地是因為激子的量子限制，盡管其他因素也可能有影響。在從由小較小的(和較大的)直徑的納米線(圖24D)組裝的ρ-η結記錄的EL結果中可以清楚地看見量子限制的重要性，其結果顯示了較大(較小)的藍移。在這些納米LEDs中通過尺寸調節顏色的能力在未來也許是特別有用的。這些最初的器件的量子效應(電子到光子)相對地低(0.001%)，這并不讓人吃驚，因為我們對優化幾乎沒有加以注意。該效率與早期的體InP的LEDs的效率(0.002%)是相當的。我們將低的量子效率歸結為經由表面狀態的非輻射復合，并且相信該有害的過程能夠通過表面鈍化加以減少。GaN是一種直接寬帶隙半導體材料，它可以在室溫發射短波區域(UV和藍光)的光。在需要高強度、高能效和可靠光源的地方，藍光LEDs是重要的發射器。它對于使生產全色調LED顯示器和LED白光燈成為可能很重要，因為藍色是三種基本色(紅，綠，藍)之ο這里，我們報到了第一個制作的BLUE/UV納米LEDs(光發射區域在IOnm量級)，它是使用P型的Si和η型(非故意摻雜)的GaN納米線構造而成。與我們所報到的在近IR區域發光的納米LEDs—起，我們顯示了使用可以覆蓋全部色譜的不同的材料來制作LEDs的巨大潛力。圖25Α示出了兩個ρ型Si和η型GaN交叉的納米結得到的EL圖像。該p_Si用硼摻雜。圖25B示出了多個柵電壓下的電壓相對于電流的關系。納米結在不同的柵電壓都顯示出了好的整流性。如圖25C所示的EL光譜顯示了在380nm和470nm左右的光發射。n-InP和p-Si納米結具有好的整流性。為了制作高集成的基于納米線的器件將最終需要將這些結構單元排列和組裝為清晰的陣列的技術。為了證明這下一個發展階段的可行性，我們使用電場(E-場)來將單獨的納米線排列和定位為平行和交叉的陣列——用于集成化的兩種基本的幾何圖形。通過將納米線的溶液置于電極之間(圖26A)，然后施加50-100V的偏壓，實現E-場引導的組裝。在平行電極之間的氯苯懸浮的納米線的排列的情形中，可以輕易地看到該方法的潛力。FE-SEM圖像表明，幾乎所有的納米線都垂直于平行電極、順著E-場的方向進行排列。我們也使用了電極陣列來定位在特殊位置的單獨的納米線。例如，在一列電極之間的納米線的E-場的組裝(圖26C)演示了能放置單獨的納米線來搭接直徑上對置的電極對，形成平行的陣列。此外，通過改變場的方向，該對準能夠以逐層的方式進行以生產交叉的納米線結(圖26D)。這些數據清楚地表明E場組裝代表了一種通過高度地方向和空間控制來合理地沉積單獨的納米線的策略。我們相信，使用我們的納米線結構單元以及E場和/或其他組裝技術，高集成的功能器件將是可以得到的。整體來看，本文中介紹的結果提供了一種用于納米尺度的電子和光電子器件的倒置組裝的合理方法。在沒有數十億美元的裝配線的條件下，我們已被證明的組裝有源(active)器件的能力對于該領域是及其重要的，我們相信對于眼前和長期的發展奠定了基礎。我們相信，現在可以利用的大范圍的納米材料和清楚界定的用來控制它們電性質的能力，將使覆蓋整個可見光和近紅外區域的納米尺度的LEDs(例如，用于藍光的GaN納米線)成為可能。這樣的納米尺度的光源也許在創造新類型的高度平行的光傳感器和用于納米電子學中的光學互聯器的過程中是有用的。而且，摻雜的納米線結構單元的組裝明顯地具有創造許多其他類型的電子器件，甚至可能創造激光器的潛力。使用LCG合成了InP納米線。該LCG靶典型地由94%(原子比率)的InP，作為催化劑的5%的Au，和作為摻雜元素的1%的Te或Zn組成。在生長過程中，爐溫(中部)被設置在800°C，靶被放置在爐的上游端而不是中間。使用脈沖(8ns，10Hz)Nd-YAG激光(1064nm)來蒸發靶。典型地，生長進行10分鐘，在爐的下游、冷端收集納米線。使用已公開的程序在單獨的納米線上進行輸運測量。簡單地說，首先將納米線分散在乙醇中，然后沉積在氧化后的硅襯底(600nm氧化物，1-10Ω.cm電阻率)上，導電硅用作背柵。使用電子束光刻技術(JE0L6400)來制作納米線的電接觸。熱蒸鍍M/In/Au接觸電極。使用計算機控制下的噪聲<IpA的自制系統進行電子輸運測量。通過隨機沉積獲得n-n和p-p結。我們首先使用相對高的濃度將納米線沉積到氧化后的硅襯底上，確定交叉的納米線的位置，接著通過電子束光刻技術在交叉的所有的四個臂上制作電極。Ni/In/Au電極被用來與納米線進行接觸。通過逐層地沉積獲得p-n結。首先，沉積一種類型的納米線(例如，η型)的稀溶液到襯底上，記錄單獨的納米線的位置。在第二步中，沉積另一種類型的納米線(例如，P型)的稀溶液，記錄交叉的η-和P型納米線的位置。接著制作金屬電極和進行輸運測量。使用自制的微光儀器研究EL。使用PL或散射光(540nm，Ar離子激光器)來定位結的位置。在對結進行定位時，關閉激發激光，接著正向偏壓結。使用液氮冷卻的CCD相機來拍攝EL圖像，通過在300mm的分光計中使用150線/mm的柵來分散EL得到EL光譜。圖22A-22C說明了InP納米線的摻雜和電子輸運。圖22A示出了Zn摻雜的InP納米線的典型的FE-SEM圖像。標尺是10μm。插圖是一條直徑為26nm的納米線的TEM晶格像。可以看見(111)晶面垂直于線軸。標尺是lOnm。圖22B和22C分別示出了Te和Zn摻雜的納米線的柵依賴的I-V行為。圖22B和22C中的插圖示出了使用兩端Ni/In/Au接觸電極測量的納米線。標尺等于Ιμπι。在圖22Β中的納米線的直徑為47nm，在圖22C中的納米線的直徑為45nm。在對應的I-V曲線上、圖的右手邊，標出了在測量中使用的具體的柵電壓。數據在室溫下測量。圖23A-23D說明了交叉的納米線的結和電性質。圖23A示出了具有Ni/In/Au接觸電極的典型的交叉納米線器件的FE-SEM圖像。標尺等于2μm。納米線的直徑是29nm(A-C)和40nm(B-D)；被用來制作器件的納米線的直徑在20-75nm的范圍內。圖23B-23D分別示出了n-n，p-p和p-n結的I-V行為。曲線80和82分別對應于結中單獨的η-和ρ-納米線的I-V行為。曲線88表示穿過結的I-V行為。為了更好地查看，在圖23D中記錄的ρ-和η-納米線的電流被除以10。實線代表穿過一對相鄰的臂上的輸運行為，點化線代表另外三對相鄰臂的輸運行為。數據在室溫下測量。圖24A-24D說明了納米線p-n結的光電特征。圖24A是從在2.5V正向偏壓的納米線P-n結中發射的光的EL圖像。在圖24A中的插圖示出了結的PL圖像。它們的標尺都等于5μπι。圖24Β示出了EL強度相對于電壓的關系。在圖24Β中的插圖示出了I-V特征，插圖中的插圖示出了結自身的FE-SEM圖像。標尺等于5μπι。形成該結的η型和ρ型納米線分別具有65和68nm的直徑。圖24C示出了在圖24A中的結的EL光譜。該光譜的峰值在820nm。圖24D示出了從第二正向偏壓的交叉的納米線p_n結記錄的EL光譜。該EL的最大值出現680nm。在圖24D中的插圖示出了該EL圖像，并證明了該EL產生自結區域。標尺是5μm。形成該結的η型和ρ型納米線分別具有39和49nm的直徑。圖26A-26D說明了使用E場的平行和正交的組裝。圖26A是E場排列的示意圖。在襯底上(藍色)沉積一滴納米線溶液后，將電極(橙色)置于50-100V的偏壓。圖26B示出了在兩個平行電極間排列的納米線的平行陣列。納米線被懸浮在氯苯中，使用所施加的IOOV的偏壓進行排列。圖26C示出了使用80V偏壓的E場組裝后獲得的空間定位的納米線平行陣列。在圖26C中頂部的插圖示出了15對平行電極，該平行電極具有搭接直徑上對置的電極對的單獨的納米線。圖26D示出了交叉的納米線結，該納米線結是通過在兩個組裝步驟中在正交方向上施加E場逐層地對準獲得的。在兩個步驟中所施加的偏壓都是80V。在圖26B-26D中的標尺等于10μm。內燃隱艦馳申孑舊已經通過由硅納米線(SiNWs)的合理的倒置組裝創建了四類重要的功能納米器件，這些是具有很好控制的摻雜類型和水平的P和η型硅納米線。在所有這些器件中，對單獨的ρ和η型SiNWs上的電子輸運測量暗示在SiNWs和引線之間為歐姆或近似歐姆接觸。重要的是，穿過由交叉的P型和η型SiNWs組成的ρ-η結的四探針測量示出了如所期望的ρ-η二極管行為的電流整流行為。也組裝了η+ρη交叉結來創建雙極性晶體管，在該雙極性晶體管中得到如0.94/16大的普通基極/發射極增益。由交叉的輕摻雜的ρ-η結構成的互補反相器顯示出反比于輸入電壓、具有0.13增益的明顯的輸出電壓。具有重摻雜的SiNWρη交叉形式的隧道二極管在峰谷比(PVR)為5比1的正向偏壓中顯示了負微分電阻(NDR)行為。最近，傳統電子設備的小型化被熱烈地推進著。但是，光刻方法基本的限制將阻礙當前地技術延伸到深奧的納米電子學領域。因此，納米結構作為用于集成器件的倒置組裝的結構單元的應用能夠大大地減少裝配線成本而仍保留了一些在微電子學中被證明是成功的概念，在該納米結構的應用中單獨的單元的制造和組裝都被期望是便宜的。如納米線(NWs)和納米管(NTs)的一維的結構是理想的用于納米電子學關鍵結構單元的候選者。如何使用這些結構單元來構造功能納米器件和器件陣列對于納米科學和技術是要點。納米管已經作為場效應管，單電子晶體管進行了測試。也已經展示了NT-NW的異質結，NT分子內結和交叉結。然而，由于金屬性和半導體性的納米管的特定的生長是不可控的和半導體納米管的可控摻雜是困難的，在合理的組裝中納米管的使用受限于單獨的管的性質的不可預測性。前面，我們展示了單晶體半導體SiNWs的可控摻雜，其中摻雜類型(ρ型和η型)和相對的摻雜濃度(從輕到重)被很好地控制。因此，這些性質上可預測和可控的SiNWs為有源器件和器件陣列的倒置組裝提供關鍵的結構單元。可能的是，通過化學組裝所引導的組裝，能夠形成高密度的SiNW器件陣列，例如，特殊的對半導體肽粘合作用、DNA基匹配相互作用和/或配位受體相互作用。為了實現可工作的集成化器件，先決條件就是要理解單獨的倒置組裝的有源器件的電學性質。這里我們報道了從這些直徑為20到50nm的SiNWs而來的功能納米器件的合理的組裝，以及器件的電學性質。我們證明了對摻雜類型和摻雜水平的控制為我們提供了制造多類電子器件的能力。通過可控地組合P和η型摻雜水平變化的的SiNWs創建了四類重要的功能性結構，包括ρη二極管，雙極性晶體管，互補反相器和隧道二極管。創建了交叉的SiNW結形式的納米尺度的ρη結。這些ρη結上的電子輸運測量顯示了可通過半導體物理預測的電流整流性。我們已經開發了我們構建n+pnSiNW結為雙極性晶體管的能力，在該雙極性晶體管中被證明具有如0.94/16大的普通基極/發射極增益。由交叉的輕摻雜的Ρ-η結構成的互補反相器清楚地顯示了反比于輸入電壓、具有0.13增益的輸出電壓。由重摻雜的Pn交叉構成的隧道二極管的結果在峰谷比(PVR)為5比1的正向偏壓中顯示了負微分電阻行為。在SiNWs的激光輔助催化生長過程中，分別使用乙硼烷和磷作為摻雜源合成了P型和η型SiNWs。通過使用電子束光刻技術在有600nm熱氧化物的摻雜的硅襯底上制作了SiNWs的金屬引線觸點。通過分別交叉一條ρ型和一條η型，兩條P型和兩條η型SiNWs形成ρη，ρρ和rm結。結的類型通過選擇用于創建指定的結的SiNWs的類型來控制。圖27A中示出了交叉結的典型的場發射掃描電子顯微鏡(FE-SEM)圖像，為了便于討論，圖中的四個接觸引線分別被標記為1，2，3和4。圖27B示出了pn交叉結上的電流-電壓(I-V)數據，該結有直徑分別如20.3和22.5nm小的ρ和η型SiNWs0通過使電流在兩個相鄰的引線(例如，引線1-2或引線1-4，電流的正方向是從ρ到η型SiNW)間流動，測量另外兩個引線(例如，引線3-4或引線3-2)之間的壓降來進行跨接在結上的四端測量。穿過結的I-V曲線(圖27Β，曲線130)顯示很小的反向偏壓電流(在我們的設置中為負偏壓)和非常急劇的正向偏壓的電流上升(正偏壓)。相反地，單個的P(引線1-3之間)和η型(引線2-4之間)SiNWs顯示了線性的I-V行為(分別如圖27Β的曲線110和120)，這提示在SiNWs和引線間為歐姆(非整流)接觸。于是，該整流行為一定是由結自身造成的。該行為能夠通過Pn結二極管的能帶圖來解釋。當ρ和η型SiNW相互接觸時，在結的界面形成了內建勢壘。電子不能隧穿通過在結界面形成的寬的空間電荷區，但是能被熱激發所輸運。正向偏壓降低了內建勢壘，于是大量的電流能夠流過(圖27Ε)，而反向偏壓升高了內建勢壘，于是電流水平降低(圖27F)。分開地將ρ和η型SiNWs分散在丙酮中，通過依次的沉積得到ρ_η結。一種類型的SiNWs(例如，η型)的溶液首先被沉積在襯底上，記錄相對于對準標志的SiNWs的位置。其次，沉積另一種類型的SiNWs(例如，ρ型)的溶液記錄交叉的pn結的位置。pp和rm結通過僅沉積一種類型的SiNWs:p型和η型，得到。然后記錄結的位置。為什么我們相信整流行為是pn二極管行為而不是一些其它的在結界面的非對稱的遂穿勢壘的原因是(a)SiNWs的固有的氧化層足夠薄，電子能夠輕易地隧穿過該氧化層，在結處的P和η型線之間的適當的強耦合仍然存在，因此內建勢壘能夠形成。這通過在PP和ηη結上的輸運測量得到確認。在pp(圖27C，曲線110)和rm(圖27D，曲線120)結中的單根的線(引線1-3，2-4之間)顯示了線性和幾乎線性的I-V行為提示好的接觸。在PP(圖27C，曲線130)和rm(圖27D，曲線130)結上的二端測量(在引線1-2，1_4，2_3或3-4之間)顯示了線性和幾乎線性的I-V。比較跨接在結上的二端測量的電阻和單根SiNW的電阻，我們發現結電阻的量級與線電阻的量級相似，提示氧化物沒有造成明顯的電子隧道勢壘。(b)在20個獨立的pn結上的測量顯示了一致的標準的(correct)整流行為。作為大多數半導體器件的基本單元，pn結提供了整流器、放大器，轉換電路和其他許多電子電路功能器件所需的特征。從SiNW交叉制作pn結的成功為我們提供了制作其他重要的功能器件的可能性。為了證明我們不但能夠創建無源器件p-n二極管，而且能夠創建有源器件，我們構建了能進行電流增益的雙極性晶體管。雙極性晶體管是n+pn(圖28A左邊)或p+np結器件，該器件需要發射極中有高的摻雜水平，而在基極和集電極中有低的摻雜水平。在SiNWs摻雜中好的控制為我們提供了制作復雜器件的能力。我們的n+pn雙極性晶體管是通過機械地操作兩條η型的SiNWs(一條重摻雜，另一條輕摻雜)到一個輕摻雜的P型線上構建的，并在通常的基極配置中(圖28Α右邊)工作。圖28Β是雙極性晶體管典型的SEM圖像。首先將晶體管中的SiNWs和結單獨地表征。三個單獨的SiNWs的I-V曲線是線性的，兩個單獨的結具有標準的(correct)整流行為。接著，將η+型的SiNW作為發射極，η型作為集電極來進行雙極性晶體管測量。通常向發射極-基極(E-B)加正向偏壓來將電子注入到基極區域。當集電極-基極(C-B)電壓大于O時，晶體管以有源模式工作，其中，C-B結是反向偏壓的，僅有非常小的漏電流流經結。然而，從發射極注入的電子能夠通過基極擴散到達C-B結空間電荷區，被集電極收集。實際的集電極電流僅依賴于從發射極注入的電子，于是僅依賴于E-B電壓。這可以在圖28C的區域II中清楚地看到，其中集電極電流隨著正向的E-B電壓升高，但隨著C-B電壓緩慢地變化，該C-B電壓來自于厄雷效應(Earlyeffect)和反向偏壓下存在的緩慢增加的漏電流。這展示了晶體管行為在反向偏壓的集電極結中大的電流能夠產生于從鄰近的發射極結注入的載流子。當C-B電壓低于O時，該雙極性晶體管工作在飽和模式(圖28C區域I)，其中E-B和C-B結都是正向偏壓的。來自發射極注入的集電極電流將被正向偏壓的C-B電流所補償。于是，集電極電流隨著正向C-B電壓下降。在E-B上的正向偏壓越高，需要越高的C-B上的正向偏壓來將電流補償到0(圖28C，曲線1-4)。通過沉積和機械操作制作該n+pn雙極性晶體管。首先，ρ型的SiNWs從溶液沉積到襯底上。在第二步中，將η+和η型SiNWs粘在尖銳的STM針尖，在光學顯微鏡下放到ρ型的SiNWs上。有源模式的雙極性晶體管的普通基極電流增益如0.94—樣大(圖28D)，普通發射極電流增益為16。這個大的電流增益值提示了三個重要的觀點(a)從發射極到基極的電子注入效率很高，這是由于發射極的摻雜濃度比基極的高；(b)雖然基極區域很寬(15μm)，在基極和集電極之間活躍的相互作用仍然存在，大部分從發射極注入的電子能夠通過基極到達集電極，這提示基極中的電子的遷移率是相當高的；(c)在基極和集電極之間的空間電荷區域可以高率地來收集電子和將它們輸送到集電極，這提示界面處的氧化物勢壘作用不明顯，而進一步確認了我們對單個的pn結的分析。例如通過減少基極寬度，我們的雙極性晶體管能夠被改進而接近商業化雙極性晶體管的性能，其典型的普通基極電流增益大于0.99。為了開發這些倒置的結構單元在邏輯電路中的應用，及進一步證明SiNWs的可控摻雜能夠提供給我們的能力，我們以輕P型和輕η型摻雜的SiNW交叉的形式創建了互補反相器。交叉的SiNW反相器結構的示意圖如圖29Α(下方)所示，在半導體物理中的反相器如圖29Α(上方)所示。反相器中的輕摻雜的ρ和η型SiNWs顯示了非常大的柵效應(gateeffect)，且能被完全耗盡，如在圖29B插圖中所示的ρ型SiNW。如圖29B所示，在正(負)輸入電壓下，輸出電壓為負(零)，這是典型的反相器行為。該行為可以如這樣解釋通過負(正)輸入的η型(ρ型)線的耗盡使輸出等于接地值(偏壓)。計算出電壓增益為0.13，既電壓倒數的斜率。該增益小于商業反相器的大于1的值，但是能夠通過使用更薄的柵氧化層而不是600nm氧化物，和更少摻雜的SiNWs來增加，更薄的柵氧化層降低了SiNWs的柵響應，更少摻雜的SiNWs則需要更多的努力來制作歐姆接觸和需要更進一步的研究。當使用兩個交叉的輕摻雜的ρ和η型SiNWs制作反相器時，兩個簡并摻雜的P+和η.型SiNWs能夠形成隧道二極管。與pn結相反，隧道二極管并不顯示整流行為，而是顯示出正向偏壓下PVR為5到1的NDR行為，如圖29C所示。該差異能夠使用江崎(Esaki)二極管機理來解釋。當P+和η+型相互接觸時，內建電勢形成，但是空間電荷區足夠薄，允許電子隧穿。在反向偏壓(圖29D，左側)和低的正向偏壓(圖29D，中間)下，電子能夠隧穿過這個薄的空間電荷區，而導致電流流動。超過某一個點后，進一步增加正向偏壓導致η-側的導帶進入P-側的禁帶(圖29D，右側)，這抑制了電子的隧道穿透，因此減小了電流。進一步增加正向偏壓降低了內建勢壘，這使得熱激發機理支配了導電性，電流上升。這里所敘述的結果展示了多類納米尺度電子器件的倒置組裝，這些電子器件來自具有對摻雜劑類型和摻雜水平進行控制摻雜的SiNWs。單獨的器件顯示了與傳統制造的器件相似的可預測的行為。這些功能性納米器件的大量生產和高集成度可以通過在電場和流動溶液排列輔助下的化學組裝來完成，這將導致在納米電子學中令人激動的實際應用，而同時避免了高成本的裝配線。而且，我們能夠料想的是，結合光學信號，Pn結二極管交叉可以起到如光電二極管和pn太陽能電池的作用，雙極性晶體管交叉可以形成光電晶體管。通過電場和流動溶液排列生產了一類平行的納米線陣列。切換電場和流動溶液的方向來放置另一類納米線能夠形成非常緊密的納米線交叉。圖27A-27F說明了交叉的SiNW結。圖27A示出了使用了Al/Au作為接觸引線的交叉的納米線結的典型的FE-SEM圖像。標尺是2μm。納米線的直徑位于20到50nm的范圍內。圖27B-27D分別示出了pn，pp和rm結的I-V行為。曲線110和120分別對應于結中的單獨的ρ和η型SiNWs的I-V行為。曲線130分別代表通過圖27Β中的pn結的四端法的I-V，和通過圖27C和27D中的pp和rm結的二端法I_V。在圖27B中，實線是在引線1和2之間跟蹤電流，同時測量引線3和4之間的電壓的I-V，而虛線對應于在引線1和4之間跟蹤電流，同時測量引線3和2之間的電壓的I-V。在圖27C和D中，實線是穿過一對相鄰的引線(1-2)的I-V，虛線是穿過其他三對(1-4，2-3，3-4)的I-V。圖27E和27F分別示出了正向偏壓和反向偏壓下的pn結的能帶圖。圖28A-28D說明了n+pn交叉的SiNW雙極性晶體管。圖28A示出了在半導體物理(左)和交叉的SiNW結構(右)中的n+pn雙極性晶體管的通常的基極配置示意圖。該η+，ρ和η型SiNWs分別起到發射極、基極和集電極的作用。基極接地。發射極在特定值負偏壓。集電極電壓從正到負進行掃描。圖28Β示出了SiNW雙極性晶體管的典型的FE-SEM圖像。標尺是5μm。圖28C示出了在發射極和基極SiNWs分開15μπι的n+pn晶體管上記錄的集電極電壓相對集電極_基極電壓的行為。曲線1到4對應于在發射極-基極電壓為-l，-2，-3，-4V時的行為。區域I和II被虛線所分開，分別對應于飽和模式和有源模式。圖28D示出了通常的基極電流增益相對集電極-基極電壓的關系。圖29A-29D圖例說明了互補反相器和隧道二極管。圖29A示出了半導體物理中的(上)互補反相器和通過輕摻雜的pn交叉形成的互補反相器(下)。在下面的示意圖中，η型納米線的一端置于-5V的偏壓，ρ型納米線的一端接地。輸入電壓是背柵電壓，ρ和η型納米線的另一端被短接以作為輸出端。圖29Β示出了在pn交叉反相器中的輸出電壓相對輸入電壓的數據的關系。圖29B的插圖是反相器中的ρ型納米線的I-V曲線。曲線1到5分別對應于背柵電壓為-50，-30，_10，0和IOV的I-V。在這個反相器中的η型納米線具有相似的I-V行為，在柵電壓為-30V時能被完全耗盡。圖29C示出了由重摻雜的pn交叉制作的隧道二極管的二端法測量的數據。單獨的ρ和η型SiNWs的I-V行為被測試為線性的。圖29C中的插圖展開了顯示出NDR的那部分I-V曲線。圖29D示出了交叉的SiNW隧道二極管的能帶圖。在反向偏壓時(例如，在圖29C中的位置1)，電子可以隧穿過結(左邊的圖)。在小的正向偏壓時(例如，在圖29C中的位置2)，電子隧穿也是允許的(中間的圖)。在進一步增加的正向偏壓下(例如，在圖29C中的位置3)，電子隧穿被禁止(右邊的圖)。表面上的納米線的可控放置1.在超聲處理(sonicate)槽中，對乙醇中的納米線超聲處理約3分鐘，制備得到穩定的乙醇中的納米線懸浮液。2.將襯底(硅片)使用帶有-NH2末梢的自組裝分子層(SAM)覆蓋。3.由PDMS構成微流體的模型。當襯底與PDMS模型接觸時，形成微通道，導管的三個面對應于在模型中的模型化的三個特征，第四個面對應于襯底的表面，該襯底如步驟2中所描述的進行化學改性。4.在襯底上施加+100伏偏壓時，使納米線懸浮液流過已經制作好的微通道。大約10分鐘的流動時間后，用乙醇清洗通道，接著自然風干。當移除PDMS印模時，我們在襯底表面得到在流動方向排列的納米線陣列。5.通過改變流動方向，以及應用逐層的方案，我們能夠由納米線陣列得到多個十字交叉(cross-bar)，這被認為是用于我們從納米線制作的器件的最重要的構造。6.通過在表面形成圖案，我們能夠得到在某個地方排列(定位)的納米線，于是使得創建更規則的器件陣列成為可能。圖案化過程1、在襯底表面旋轉涂覆一層PMMA，接著使用EBL(電子束光刻技術)來刻寫圖案，即選擇性地曝光Si表面，這些被曝光的Si表面后來被化學官能團化(如在步驟2中)。II、現在我們已經有了PMMA溝槽，在溝槽地底部是被有-NH2的SAM覆蓋的曝光的Si表面。當我們使納米線懸浮液流過這些圖案時(如在步驟4，5中所描述的，本情況中，就是這些表面被圖案化)，納米線將被引導進入PMMA溝槽。最后，我們揭下PMMA，以及粘在PMMA表面上的納米線。因此，僅有停留在PMMA溝槽底部的納米線留在了襯底表面，于是我們得到潔凈的器件陣列。引導一維納米結構組裝為功能網絡如納米線和納米管的一維納米結構代表了用于電子和激子有效輸運的最小的尺度，因此是用于功能性納米尺度的電子和光子結構的分級組裝的理想的結構單元。我們報道了一種用于將一維納米結構分級組裝為清晰的功能網絡的方法。我們示出了，通過控制平均間隔，以及將流體對準和表面圖案化技術結合，能夠將納米線組裝為平行的陣列，表面圖案化技術對于控制周期也是可能的。此外，復雜交叉的納米線陣列能使用對連續的步驟有不同的流動方向的逐層組裝來制備。輸運研究表明交叉地納米線陣列形成了電導網絡，該電導網絡在每一個交叉點有單獨地可尋址的器件功能。如納米團簇和納米線的納米尺度材料代表了用于功能性納米尺度器件的分級組裝的有吸引力的結構單元，這些納米尺度器件可以克服傳統的基于光刻技術制造的基本理論和經濟方面的限制。集中在零維納米團簇的研究已經導致了重大的進步，包括具有從納米到微米長度尺度有序拓展的陣列組裝。相反，如納米線(NWs)和碳納米管(NTs)的一維納米結構的組裝很少成功，雖然這些材料提供了作為納米電子學和光學應用的結構單元的巨大潛力。為了獲得在這些和其它納米
技術領域：
中的納米線和碳納米管實質性的潛力，將需要清晰有序的納米結構的可控和可預測的組裝。我們報道了一種用于ID納米結構的分級組裝的方法，通過該方法用容易控制的間隔和空間位置在液流中對準納米線。交叉的納米線陣列也使用對連續的步驟有不同流動方向的逐層組裝來制備。輸運研究表明交叉的納米線陣列形成了電導網絡，該電導網絡在每一個納米線/納米線交叉點有單獨的可尋址的器件功能。該方法能潛在地用于組織其它ID納米結構成為高集成地器件陣列，因此為新的電子和光子系統的倒置組裝提供一條一般性途徑。使用激光輔助催化劑生長合成在這些研究中使用的磷化鎵(GaP)、磷化銦(InP)、硅(Si納米線)，隨后將它們懸浮在乙醇溶液中。通常地，通過將納米線懸浮液通過在聚二甲基硅氧烷(PDMS)模型和平的襯底之間形成的流體通道結構，我們組裝了納米線陣列(圖30A和30B)。對于下面所述的組裝過程，分別使用單個(圖30A)和依次交叉的(圖30B)流動，能夠輕易地得到平行和交叉的納米線陣列。一個典型的納米線平行組裝的例子(圖31A)表明幾乎所有的納米線都沿一個方向排列，即流動方向。也存在一些相對流動方向的小的偏差，這個我們將在下面進行討論。在更大長度尺度進行的組裝的納米線的測試表明，該排列輕易地延伸超過數百個納米。事實上，基于使用寬度從50到500μm,長度從6到20mm的通道進行的實驗，發現這些納米線的排列延伸到毫米長度尺度，它們看起來是被流體通道的尺寸所限制。我們已經進行了幾類實驗來理解控制納米線的排列和平均間隔的因素。首先，我們發現通過流速能夠控制排列的程度。隨著流速的增加，相對于流動方向(例如，圖31C的插圖)的納米線的角度分布寬度顯著地變窄。對比在一系列條件下測量的分布寬度表明，寬度從我們的最低的流速(4mm/s)快速下降，而在10mm/S時趨近一個幾乎恒定的值(圖31C)。在我們研究中檢測的最高的流速，超過80%的納米線排列在流動方向士5度的范圍內(插圖，圖31C)。我們所觀察的結果能夠在剪切流的框架內解釋。特別的是，在襯底表面的通道流類似于剪切流，并且在納米線被固定在襯底上之前將它們排列在流動方向上。更高的流速產生更高的剪切力，于是導致更好的排列。此外，能夠通過流動持續時間來控制平均納米線表面覆蓋率(圖31D)。在恒定流速下進行的實驗表明納米線密度系統地隨著流動持續時間而增加。在這些實驗中，30min的流動持續時間產生約250納米線/100μm的密度或者400nm的平均納米線/納米線間隔。延長沉積時間能夠產生間距為IOOnm和更少量級的納米線陣列。我們注意到，沉積速率強烈地依賴于表面化學官能度，因此平均間隔_時間關系強烈地依賴于表面化學官能度。特別地，我們已經示出了GaP，InP和SiNWs在氨基封端(terminated)的單層上比在甲基封端的單層或裸SiO2表面上沉積更快，氨基封端的單層有部分正電荷。也很重要的是認識到，沒有納米線_納米線接觸的所能得到的納米線排列的最小間隔將依賴于在組裝過程中所使用的納米線的長度。最近的進展表明要控制從100納米到數十個微米尺度的納米線的長度應該增加無接觸可利用間距的范圍。我們的結果展示了在多個納米直徑的線的長度尺度組織(scales-organization)上的納米線結構的序列化，該納米直徑的線在超過毫米尺度的面積上具有從IOOnm到微米尺度的間隔。該分級序列能輕易地連接起微觀和宏觀世界，盡管要使具有最大控制的組裝成為可能需要空間位置也被確定。通過利用在化學圖案化的襯底和納米線之間的互補的化學相互作用(圖32A)，我們已經實現了這個重要的目的。代表性實驗的SEM圖像(圖32B-32D)示出了具有與表面圖案相同的橫向周期的平行納米線陣列。這些數據表明納米線優選地在化學圖案所確定的位置被組裝，而且，表明周期型的圖案能夠將納米線組織為一個規則的超結構。認識到圖案化的表面不能單獨提供對ID納米結構組織好的控制是重要的。在圖案化的表面上的納米管和納米線的組裝顯示，與圖案化的表面對準，搭接和環繞圖案化的表面的ID納米結構有很少的方向控制。我們使用液體流動避免了這些重要的問題，使得在一個或更多方向上的可控的組裝成為可能。通過將該方法與其它表面圖案化方法結合，應該可能產生超越傳統光刻技術的限制的清晰有序的納米線陣列，這些其他的表面圖案化方法如在雙嵌段共聚物的納米尺度疇中形成和分子自發排序。使用如圖31B說明的逐層方案，我們通常的方法能被用來將納米線組織為更為復雜的交叉結構，這些結構對于建造緊密的納米器件陣列是關鍵的。交叉的和更復雜的結構的形成需要納米結構-襯底的相互作用足夠強，以使后續的流動步驟不會影響前面的步驟，我們發現該條件是能獲得的。例如，在二步組裝過程中，在正交方向上變換流動產生了十字交叉(crossbar)結構(圖33A和33B)。兩幅圖都表明，以一種非常直接、低成本、快速和可度量的過程，能夠得到在單獨的交叉點之間、僅有數百個納米的間隔的多個十字交叉。雖然單獨的納米線之間的間隔不完全一致，使用如上所述的圖案化的表面能輕易地設想到周期性的陣列。重要地，這些十字交叉結構能產生功能性器件(如下所示)。我們相信我們用于多個交叉的納米線陣列的受引導的組裝的方法相對現在的工作提供很大的優勢，該方法使用了隨機的沉積、對單獨的納米線和納米管的直接操縱和電場來制作單個交叉的結構。使用隨機沉積和操縱很難獲得集成化納米器件所需的多個十字交叉。但是電場使對組裝更多的控制成為可能，該方法也受限于(i)相鄰的電極之間的靜電干擾，因為間隔是在微米水平下度量的，(ii)對制作用于多個納米線器件結構的組裝的電極的大規模的光刻技術的需要。我們的流體方法本質上是非常平行的和可度量的，而且，通過在連續的組裝步驟中簡單地控制液流方向間的角度，它顧及到幾何上復雜結構的受引導組裝。例如，在三層沉積順序中使流動方向之間成60°角，組裝了一個等邊三角形(圖33C)。因此，該流動排列方法提供一種靈活的方式來滿足對許多器件構造的需要，包括那些需要納米線的多“層”組裝。電場能夠用來將半導體納米線的懸浮液排列為平行的納米線陣列和單個的納米線交叉，其中圖案化的微電極被用來創建場模式。但是，場邊緣化和充電能導致亞微粒尺度下多個交叉的組裝中的明顯的困難。逐層組裝方案一個重要的特征是，每一層是獨立于其它層的，因此，通過簡單地改變用于每一步的納米線懸浮液的成分能在每一個點獲得多種的均質和異質結構造。例如，應該可能的是，使用我們的方法直接組裝η型和ρ型納米線和納米管，隨后標注單獨的納米尺度器件的位置，其中納米線/納米管起到配線和有源器件元件的作用。典型的由η型InP納米線組成的2X2十字交叉陣列展示了這個觀點，其中納米線的所有八個端子通過金屬電極連接(圖33D)。輸運測量(33Ε)表明電流能流經八個端子中的任意兩個，使得單獨的納米線以及納米線-納米線結的電學性質能被評估。四個交叉點中的每一個所記錄的電流_電壓(I-V)數據顯示了線性和近似線性的行為(曲線200)，與η-η型結的期望值一致。因為由隨機沉積形成的單個的納米線/納米線ρ-η結顯示了發光二極管(LED)的行為特征，我們相信，很明顯我們的方法可以被用來組裝高密度和可以單獨尋址的納米發光二極管(nanoLED)和電學上更復雜的納米器件。這些研究為使ID納米材料成為清晰的功能網絡的分級組裝提供了一種普遍和合理的方法，該功能網絡能夠連接納米到微米尺寸領域。我們已經顯示了，通過對平均間隔的控制，和將液控排列與表面圖案化技術結合，能夠將納米線組裝為平行陣列，表面圖案化技術也可能用來控制周期。此外，我們已經展示了通過在序列的步驟中改變流動方向來逐層合成交叉的和更復雜的結構的可能性，并獲得了初步的結果，提示該方法能被拓展到如碳納米管的ID納米結構。我們相信流動組裝代表了用于組織納米線和納米管結構單元成為布線、互聯和功能性器件所需的結構的一種普遍的策略，因此可以使得用于未來納米技術的倒置制作的范例成為可能。額外的研究表明，使用流體方法能將單層的碳納米管和雙層DNA懸浮液排列為平行陣列。圖30A-30B是用于流動組裝的流體通道結構的示意圖。圖30A示出了當PDMS模型與平的襯底接觸時形成的通道。通過在通道中使納米線懸浮液以受控的流速流動一段所設定的持續時間，來進行納米線的組裝。當PDMS模型被移除時，在襯底上的流動方向上可以觀察到納米線的平行陣列。圖30B說明了，在逐層組裝過程中通過連續地改變流動方向能夠獲得多個交叉的納米線陣列。圖31A-31D說明了納米線陣列的平行組裝。圖31A和31B是在通道流中排列的InP納米線平行陣列的SEM圖像。在圖31A和31B中，標尺分別等于2μπι和50μπι。通過在1毫摩爾3-氨基丙基三乙氧基硅烷(APTES)的氯仿溶液浸泡30分鐘，接著在110°C加熱10分鐘，在流動組裝中使用的硅(Si02/Si)襯底使用氨基封端的自組裝單層(SAM)進行官能團化。所有在下面實驗中用到的襯底都是以相似的方法官能團化，除非特別提到。圖31C示出了關于流動方向與流動速度關系的納米線角度展開。在圖中的每一個數據點是通過對200條納米線的角度分布的統計分析獲得(例如，見插圖)。該插圖示出了在流速為9.40mm/s時的納米線角度分布的柱狀圖。圖31D示出了納米線陣列平均密度與流動時間的關系。平均密度通過將在任何通道交叉部分的納米線平均數目除以通道的寬度來計算。所有的實驗都是在流速為6.40mm/s時進行。圖32A-32D說明了周期性納米線陣列的組裝。圖32A是將納米線組裝到化學圖案化的襯底上的示意圖。淡灰色區域對應于氨基封端的表面，而深灰色區域對應于甲基封端的或裸露的表面。納米線被優選地附著在表面上氨基封端的區域。圖32B和32C示出了在聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)圖案化表面上排列的間距為5μπι和2μπι的GaP納米線的平行陣列。圖像中暗的區域對應于殘留的ΡΜΜΑ，而亮的區域對應氨基封端的Si02/Si表面。納米線被優選地附著在表面上氨基封端的區域。通過標準的電子束(E束)光刻技術圖案化PMMA，得到的SiO2表面在0.5%的APTES的乙醇溶液中浸泡30分鐘，接著在110°C加熱10分鐘被官能團化。在圖32B和32C中標尺分別等于5μπι和2μπι。圖32D示出了使用圖案化的SAM表面得到的間距為500nm的GaP納米線平行陣列。Si02/Si表面首先使用甲基封端的SAM進行官能團化，50°C時在純的六甲基二硅胺烷(HMDS)中浸泡15分鐘，接著在110°C加熱10分鐘。該表面通過E束光刻技術來圖案化形成具有500nm周期的平行特征的陣列，接著使用APTES進行官能團化。標尺等于500nm。圖33A-33E說明了交叉的納米線陣列的逐層組裝和輸運測量。圖33A和33B示出了InP納米線交叉陣列典型的SEM圖像，該InP納米線是在對連續的步驟中使用正交的流動方向的二步組裝過程中獲得的。在圖中，用箭頭突出顯示了流動方向。圖33C示出了在三步組裝過程中獲得的GaP納米線的等邊三角形，流動方向之間成60°角，分別用帶數字的箭頭指示。在這三幅圖像中，標尺等于500nm。圖33D示出了由使用正交流動依次組裝η型InP納米線制作的典型的2X2交叉陣列。使用E-束光刻技術圖案化由熱蒸鍍法沉積的Ni/In/Au接觸電極。在進行電極沉積之前，將納米線在6%的HF溶液中短暫地(3_5s)腐蝕以去除不定形氧化物外層。標尺等于2μπι。圖33Ε示出了在2X2交叉陣列上的二端法測試的代表性的I-V曲線。曲線210代表了四根單獨的納米線(ad，bg，cf,eh)的I_V，曲線200代表了穿過四個n-n結(ab,cd,ef,gh)的I-V。我們已經展示了場效應晶體管、pn結、發光二極管、雙極性晶體管、互補反相器、隧道二極管。我們能夠使用納米線制作現存的所有類型的半導體器件。潛在的應用如下(1)化學和生物學傳感器(2)存儲和計算(3)光電探測器和偏光探測器(4)使用光致發光性質的指示標簽(5)單電子晶體管(6)激光器(7)光生伏打太陽能電池(8)用于掃描探針顯微鏡和近場圖像的超細針尖(9)用于電化學和生物學應用的超小電極(10)用于納米電子學和光電子學的互連線(11)溫度傳感器(12)壓力傳感器(13)流量傳感器(14)質量傳感器(15)單光子發射器和探測器(16)用于量子計算的彈道輸運和相干輸運(17)電子自旋器件(Spintronicsdevice)(18)用于2D和3D光子帶隙材料的納米線的組裝下面是對用于組裝納米線以形成器件的替代技術的描述。流體技術可以被用來組裝納米線。納米線(或任何其他拉長結構)能通過在表面引入納米線溶液流進行排列，其中該液流可以是通道流或通過任何其他路徑的液流。具有可控位置和周期的納米線陣列能夠通過對襯底底表面圖案化和/或使用不同的官能度調節納米線的表面來生產。其中，通過設計特別的在圖案化表面和線之間的互補性作用力(化學、生物、靜電、磁性的或光學的)來獲得對位置和周期的控制，例如A線進入A’圖案化區域，B線進入B’圖案化區域，C線進入C’圖案化區域等。其中，襯底和/或納米線的表面能夠使用不同的分子/材料，或不同的電荷，不同的磁電機(magneto)或不同的光強(例如，通過來自光束的干涉/衍射花樣)或這些的組合來進行調節。已經組裝的納米線陣列也可以被轉移到另一個襯底(例如，通過模印)。納米線能通過互補性相互作用來組裝。在上面的方法中，使用液流來組裝納米線，雖然這并不僅限于液流。互補性化學、生物、靜電、磁和光學相互作用單獨也能被開發用于納米線組裝(雖然有更少的控制)。納米線能使用物理圖案(pattern)進行組裝。使用如表面的臺階、溝槽等物理圖案將納米線溶液沉積在襯底上。納米線能沿著表面臺階的轉角或沿著溝槽進行排列。物理圖案可以通過天然的晶格臺階、自組裝雙嵌段共聚物條紋、刻印的圖案或任何其他模型形成。納米線可以通過納米線之間的靜電作用或磁力組裝。通過在納米線表面引入電荷，納米之間的靜電力能夠將它們排列為一定的模式，例如平行陣列。使用LB膜能夠組裝納米線。納米線首先被表面調節，分散到液相的表面以形成朗繆爾-貝里吉特(Langmuir-Blodgett，LB)膜。接著，通過壓縮表面，納米線能被排列成不同的模式(例如平行陣列)。接下來，該納米線模型能被轉移到想要的襯底上。納米線能通過剪切拉伸組裝，通過將納米線分散在柔性基體(這可能是聚合物)中，接著在一個方向拉長該基體，在引起的剪切力的作用下，納米線能在拉伸方向排列。接著移除基體，排列后的納米線陣列能被轉移到想要的襯底上。其中，基體的拉伸能夠通過機械、電學、光學、磁力引起。拉伸方向可以在或不在襯底平面上。現在已經描述了下面所要保護的本發明的一些說明性的實施例，但是對于本領域中的熟練技術人員應該明顯的是，前述的僅僅是說明性，而不是限制性的，僅以實例的方法將其表達出來。無數的改進和其他說明性的實施例是在本領域普通技術人員的能力范圍內，并且被認為落入下面設定的權利要求的范圍內。特別地，雖然許多這里說明的例子涉及特別的方法行為或系統元素的組合，但是應該理解的是那些行為和那些元素可以用其它方法來組合以完成相同的目的。僅僅與系統或方法的一個實施例相關來討論的行為、元素和特征不是有意從其它實施例中相類似的角色被排除。而且，對于在下面權利要求中所提及的一個或更多方法加功能(method-plus-fimction)的限制，該方法不是有意地被局限于這里所公開的用于執行所提及的功能的方法，而是有意地來覆蓋任何可用于執行所提及的功能等同的方法，無論現在是已知的或是以后發展的。權利要求一種方法，所述方法包括由直徑變化小于約20％的催化劑膠體顆粒催化生長一組半導體納米線，每個所述半導體納米線均具有最小寬度小于500納米的至少一個部分，選擇所述催化劑膠體顆粒以使得根據該方法制造的一組半導體納米線的直徑變化小于20％。2.如權利要求1所述的方法，其中，所述催化劑膠體顆粒通過激光燒蝕固體靶以產生所述催化劑膠體顆粒的方法制得。3.如權利要求1所述的方法，還包括控制所述一組半導體納米線的長度。4.如權利要求1所述的方法，其中，所述半導體納米線的至少一部分具有最小寬度小于20納米的至少一個部分。5.如權利要求1所述的方法，其中，所述半導體納米線的至少一部分具有最小寬度小于10納米的至少一個部分。6.如權利要求1所述的方法，其中，所述半導體納米線的至少一部分具有最小寬度小于5納米的至少一個部分。7.如權利要求1所述的方法，其中，所述催化劑膠體顆粒通過稀釋進行尺寸選擇。8.一種方法，所述方法包括生長一組半導體納米線，并在生長所述半導體納米線時摻雜所述一組半導體納米線，以制造一組摻雜的半導體納米線，每個所述半導體納米線均具有最小寬度小于500納米的至少一個部分，其中，所述生長步驟包括由催化劑膠體顆粒催化生長所述一組半導體納米線，選擇所述催化劑膠體顆粒使得根據該方法制造的所述一組半導體納米線的直徑變化小于20%。9.如權利要求8所述的方法，還包括將一種或更多種其它材料加到至少一些所述摻雜的半導體納米線的表面。10.如權利要求9所述的方法，包括加入所述一種或更多種其它材料，以形成圍繞至少一些所述摻雜的半導體納米線的殼。11.一種方法，所述方法包括利用激光輔助的催化生長由催化劑膠體顆粒催化生長一組半導體納米線，每個所述半導體納米線均具有最小寬度小于500納米的至少一個部分，選擇所述催化劑膠體顆粒使得根據該方法制造的所述一組半導體納米線的直徑變化小于20%。12.一種方法，所述方法包括由催化劑膠體顆粒催化生長一組半導體納米線，每個所述半導體納米線均具有最小寬度小于500納米的至少一個部分，選擇所述催化劑膠體顆粒使得根據該方法制造的所述一組半導體納米線的直徑變化小于20%；使包含所述一個或更多個半導體納米線的溶液與表面接觸，以在所述表面上沉積所述一個或更多個半導體納米線；和使用電場排列所述一個或更多個半導體納米線，以使所述一個或更多個半導體納米線在所述表面上對齊。13.如權利要求12所述的方法，其中，所述表面是襯底的表面。14.如權利要求12所述的方法，其中，所述對齊包括在至少兩個電極之間產生電場，和將所述一個或更多個半導體納米線置于所述電極之間。15.如權利要求12所述的方法，還包括使用流體流動排列所述一個或更多個半導體納米線。16.如權利要求15所述的方法，其中，所述使用流體流動排列所述一個或更多個半導體納米線包括使包含所述一個或更多個半導體納米線的流體流動到所述表面上。17.如權利要求12所述的方法，其中，所述催化劑膠體顆粒通過激光燒蝕固體靶以產生所述催化劑膠體顆粒的方法制得。18.一種方法，所述方法包括由催化劑膠體顆粒催化生長一組半導體納米線，每個所述半導體納米線均具有最小寬度小于500納米的至少一個部分，選擇所述催化劑膠體顆粒使得根據該方法制造的所述一組半導體納米線的直徑變化小于20%；使包含所述一個或更多個半導體納米線的溶液與表面接觸，以在所述表面上沉積所述一個或更多個半導體納米線；和使用機械工具排列所述一個或更多個半導體納米線，以使所述一個或更多個半導體納米線在所述表面上對齊。19.如權利要求18所述的方法，其中，所述催化劑膠體顆粒通過激光燒蝕固體靶以產生所述催化劑膠體顆粒的方法制得。20.一種方法，所述方法包括由催化劑膠體顆粒催化生長一組半導體納米線，每個所述半導體納米線均具有最小寬度小于500納米的至少一個部分，選擇所述催化劑膠體顆粒使得根據該方法制造的所述一組半導體納米線的直徑變化小于20%；利用對所述半導體納米線具有親合力的一個或更多個官能團使表面功能化，以調節所述表面用以將所述一個或更多個半導體納米線附著于所述表面；和在所述表面上沉積一個或更多個半導體納米線。21.如權利要求20所述的方法，其中，所述調節包括圖案化所述表面。22.如權利要求20所述的方法，其中，所述一個或更多個官能團包括一個或更多個烷氧基硅烷基團。23.一種方法，所述方法包括由催化劑膠體顆粒催化生長一組半導體納米線，每個所述半導體納米線均具有最小寬度小于500納米的至少一個部分，選擇所述催化劑膠體顆粒使得根據該方法制造的所述一組半導體納米線的直徑變化小于20%；和在表面上沉積所述半導體納米線以形成場效應晶體管。24.如權利要求23所述的方法，其中，所述催化劑膠體顆粒通過激光燒蝕固體靶以產生所述催化劑膠體顆粒的方法制得。25.一種方法，所述方法包括由催化劑膠體顆粒催化生長一組半導體納米線，每個所述半導體納米線均具有最小寬度小于500納米的至少一個部分，選擇所述催化劑膠體顆粒使得根據該方法制造的所述一組半導體納米線的直徑變化小于20%；和在表面上沉積所述半導體納米線以形成器件，所述器件包括以下器件中的一種或者多于一種開關、二極管、發光二極管、隧道二極管、肖特基二極管、雙極型結晶體管、反相器、光傳感器、用于分析物的傳感器、存儲器器件、激光器、邏輯門、鎖存器、寄存器、放大器、信號處理器、數字或模擬電路、發光源、光電二極管、光電晶體管、光伏器件或其組合。26.一種方法，所述方法包括由催化劑膠體顆粒催化生長一組半導體納米線，每個所述半導體納米線均具有最小寬度小于500納米的至少一個部分，選擇所述催化劑膠體顆粒使得根據該方法制造的所述一組半導體納米線的直徑變化小于20%，其中至少一些所述催化劑膠體顆粒包括金。27.如權利要求26所述的方法，其中，至少一些所述催化劑膠體顆粒均還包括Ag、Cu、Zn、Cd、Fe、Ni、Co或其混合物中的一種或多于一種。28.—種制造半導體納米線結的方法，所述方法包括將至少一個ρ型半導體納米線和至少一個η型半導體納米線相互交叉，其中所述ρ型半導體納米線和所述η型半導體納米線中的一種或二者選自通過以下方法生長的一組半導體納米線，所述方法包括由催化劑膠體顆粒催化生長一組半導體納米線，每個所述半導體納米線均具有最小寬度小于500納米的至少一個部分，選擇所述催化劑膠體顆粒使得根據該方法制造的所述一組半導體納米線的直徑變化小于20%。29.一種方法，所述方法包括由催化劑膠體顆粒催化生長一組半導體納米線，每個所述半導體納米線均具有最小寬度小于500納米的至少一個部分，選擇所述催化劑膠體顆粒使得根據該方法制造的所述一組半導體納米線的直徑變化小于20%，其中所述一組半導體納米線的直徑變化小于約10%。30.一種方法，所述方法包括由催化劑膠體顆粒催化生長一組半導體納米線，每個所述半導體納米線均具有最小寬度小于500納米的至少一個部分，預選所述催化劑膠體顆粒以使團聚最小化并具有選擇的基本均一的尺寸，使得至少四個所述半導體納米線的直徑變化小于20%，其中，所生長的半導體納米線的直徑變化小于約10%。31.一種方法，所述方法包括由催化劑膠體顆粒催化生長一組半導體納米線，每個所述半導體納米線均具有最小寬度小于500納米的至少一個部分，預選所述催化劑膠體顆粒以使團聚最小化并具有選擇的基本均一的尺寸，使得至少四個所述半導體納米線的直徑變化小于20%，其中所述催化劑膠體顆粒通過稀釋進行預選。32.一種方法，所述方法包括由具有選擇尺寸的催化劑膠體顆粒生長一組半導體納米線，每個所述半導體納米線均具有最小寬度小于500納米的至少一個部分，其中選擇所述催化劑膠體顆粒的尺寸以具有小于約20%的直徑變化。33.如權利要求32所述的方法，其中，選擇所述催化劑膠體顆粒的尺寸，以具有小于約10%的直徑變化。34.一種方法，所述方法包括由具有選擇尺寸的催化劑膠體顆粒生長一組半導體納米線，每個所述半導體納米線均具有最小寬度小于500納米的至少一個部分，其中通過稀釋選擇所述催化劑膠體顆粒的尺寸。35.一種方法，所述方法包括使用激光輔助的催化生長由具有選擇尺寸的催化劑膠體顆粒生長一組半導體納米線，每個所述半導體納米線均具有最小寬度小于500納米的至少一個部分。36.一種在襯底表面上裝配一個或更多個納米級拉長結構的方法，所述方法包括步驟(A)在所述表面上流動包含所述一個或更多個納米級拉長結構的流體，其中所述納米級拉長結構具有最小尺寸小于500納米的至少一個部分；(B)使所述一個或更多個納米級拉長結構在所述表面上對齊，以形成所述納米級拉長結構的陣列；和(C)將所述納米級拉長結構的陣列從所述襯底的表面轉移到另一襯底的表面。37.如權利要求36所述的方法，其中，步驟(C)包括沖壓。38.如權利要求36所述的方法，其中，所述一個或更多個納米級拉長結構包括納米線。39.如權利要求36所述的方法，其中，所述一個或更多個納米級拉長結構包括半導體納米線。40.如權利要求39所述的方法，其中，所述半導體納米線在所述納米線生長期間被摻合。41.如權利要求39所述的方法，其中，所述半導體納米線由催化劑顆粒催化生長。42.如權利要求39所述的方法，其中，所述半導體納米線使用激光輔助的催化生長而生長。43.如權利要求36所述的方法，其中，所述一個或更多個納米級拉長結構包括體摻雜的半導體納米線。44.如權利要求36所述的方法，其中，所述一個或更多個納米級拉長結構具有最小寬度小于500納米的至少一個部分。45.如權利要求44所述的方法，其中，所述一個或更多個納米級拉長結構具有最小寬度小于200納米的至少一個部分。46.如權利要求45所述的方法，其中，所述一個或更多個納米級拉長結構具有最小寬度小于100納米的至少一個部分。47.如權利要求36所述的方法，還包括使用電場排列所述一個或更多個納米級拉長結構，以使所述一個或更多個納米級拉長結構在所述襯底的表面上對齊。48.如權利要求47所述的方法，其中，所述對齊包括在至少兩個電極之間產生電場，和將所述一個或更多個納米級拉長結構置于所述電極之間。49.如權利要求36所述的方法，其中，所述一個或更多個納米級拉長結構具有小于20%的直徑變化。50.如權利要求36所述的方法，其中，所述一個或更多個納米級拉長結構在仍包含于流體中的同時在所述表面上對齊。51.一種方法，所述方法包括在第一襯底的表面上形成多個納米級拉長結構，所述納米級拉長結構具有最小尺寸小于500納米的至少一個部分；提供第二襯底；使所述第一襯底和所述第二襯底配合；和將所述第一襯底和所述第二襯底分離，以將一組納米級拉長結構留在所述第二襯底上。52.如權利要求51所述的方法，其中，所述配合包括沖壓。53.如權利要求51所述的方法，其中，所述一個或更多個納米級拉長結構包括納米線。54.如權利要求51所述的方法，其中，所述一個或更多個納米級拉長結構包括半導體納米線。55.如權利要求54所述的方法，其中，所述半導體納米線在所述納米線生長期間被摻合。56.如權利要求51所述的方法，其中，所述一個或更多個納米級拉長結構包括體摻雜的半導體納米線。57.如權利要求51所述的方法，其中，所述一個或更多個納米級拉長結構具有最小寬度小于500納米的至少一個部分。58.如權利要求51所述的方法，其中，所述一個或更多個納米級拉長結構具有最小寬度小于200納米的至少一個部分。59.如權利要求51所述的方法，其中，所述一個或更多個納米級拉長結構具有最小寬度小于100納米的至少一個部分。60.如權利要求51所述的方法，其中，所述納米級拉長結構的相互直徑變化小于20%。61.一種方法，所述方法包括生長一組半導體納米線，每個所述半導體納米線均具有最小寬度小于500納米的至少一個部分；使包含一個或更多個半導體納米線的溶液與表面接觸，以在所述表面上沉積所述一個或更多個半導體納米線；和使用電場排列所述一個或更多個半導體納米線，以使所述一個或更多個半導體納米線在所述表面上對齊。62.一種方法，所述方法包括生長一組半導體納米線，每個所述半導體納米線均具有最小寬度小于500納米的至少一個部分；使包含一個或更多個半導體納米線的溶液與表面接觸，以在所述表面上沉積所述一個或更多個半導體納米線；和使用機械工具排列所述一個或更多個半導體納米線，以使所述一個或更多個半導體納米線在所述表面上對齊。63.一種方法，所述方法包括生長一組半導體納米線，每個所述半導體納米線均具有最小寬度小于500納米的至少一個部分；利用對所述半導體納米線具有親合力的一個或更多個官能團使表面功能化，以調節所述表面用以將所述一個或更多個半導體納米線附著于所述表面；和在所述表面上沉積一個或更多個半導體納米線。64.一種方法，所述方法包括生長一組半導體納米線，每個所述半導體納米線均具有最小寬度小于500納米的至少一個部分；和在表面上沉積所述半導體納米線以形成場效應晶體管。65.一種方法，所述方法包括生長一組半導體納米線，每個所述半導體納米線均具有最小寬度小于500納米的至少一個部分；和在表面上沉積所述半導體納米線以形成器件，所述器件包括以下器件中的一種或者多于一種開關、二極管、發光二極管、隧道二極管、肖特基二極管、雙極型結晶體管、反相器、光傳感器、用于分析物的傳感器、存儲器器件、激光器、邏輯門、鎖存器、寄存器、放大器、信號處理器、數字或模擬電路、發光源、光電二極管、光電晶體管、光伏器件或其組合。全文摘要本申請涉及生長半導體納米線的方法，所述方法通過催化劑膠體顆粒催化生長半導體納米線，每個所述半導體納米線均具有最小寬度小于500納米的至少一個部分，選擇催化劑膠體顆粒以具有小于約20％的直徑變化，使得根據該方法制造的一組半導體納米線的直徑變化小于20％。文檔編號H01L33/18GK101798057SQ20091020589公開日2010年8月11日申請日期2001年8月22日優先權日2000年8月22日發明者崔屹,查爾斯·M·利伯,段鑲鋒,黃昱申請人:哈佛學院董事會