四川师范大学物理与电子工程学院王茂博士与德国亥姆霍兹德累斯顿罗森多夫研究中心Shengqiang Zhou研究员、德国德累斯顿工业大学Manfred Helm教授、波兰居里夫人大学Jerzy Żuk教授等课题组合作，在物理学著名期刊《Applied Physics Letters》上发表了题为“Charge-transport in n-type As- and Sb-hyperdoped Ge”的研究论文。该论文以四川师范大学为第一单位，王茂博士为第一作者和通讯作者。《Applied Physics Letters》是Nature index期刊，目前影响因子4.0左右，连续多年为中科院二区物理学顶级期刊。

  半导体材料Ge由于其优异的载流子迁移率和CMOS兼容性，被学术界和工业界广泛认为有望进一步提高先进电子器件的性能。此外，Ge在自旋电子学领域也表现出相当的研究价值，特别是超掺杂Ge薄膜内部的无序电子系统，为探测量子相干现象（如弱局域化效应（WL））提供了一个基于纯半导体的实验环境。作者在此项工作中遵循非平衡法理念，结合了离子注入与超快速闪光灯退火（FLA）技术分别成功制备了以As 或 Sb为掺杂元素的超掺杂n 型Ge薄膜，并系统地研究了n 型 Ge:As 和 Ge:Sb掺杂层的电输运行为。超掺杂Ge薄膜的载流子浓度超过了3 × 1019 cm-3，迁移率超过 220 cm2/(V·s)，在低温小场条件下表现出了对电导的量子修正。作者基于经典WL 理论研究了薄膜的磁输运行为，并通过二维Hikami-Larkin-Nagaoka（HLN）模型提取了相干长度，指出该相干长度与温度呈负相关且其数值和有效范围与掺杂元素种类有关。该项研究工作将有助于解析不同杂质元素超掺杂半导体系统中的电荷输运现象，对基于量子相干效应的Ge基器件的设计制备及应用具有重要的实际意义。研究成果于2024年4月发表，见Appl. Phys. Lett. 124, 142107 (2024)。

  该研究成果获得国家自然科学基金委(NSFC: 12205212), 德国联邦教育及科研部(BMBF: 16ES1075),德意志学术交流中心(DAAD: 57216326),波兰国家科学中心(2016/23/B/ST7/03451)和德国科学基金会(DFG: WA4804/1-1)的支持。

论文链接：https://doi.org/10.1063/5.0192944