Piezotronics - Piezotronics
Piezotronics-effekten bruker det piezoelektriske potensialet (piezopotential) som er opprettet i materialer med piezoelektrisitet som en "gate" -spenning for å stille / kontrollere ladningsbærertransportegenskapene for å produsere nye enheter. Neil A Downie viste hvor enkelt det var å lage enkle demonstrasjoner på makroskala ved hjelp av en sandwich av piezoelektrisk materiale og karbon piezoresistivt materiale for å lage en FET-lignende forsterkningsenhet og sette den i en bok med vitenskapelige prosjekter for studenter i 2006. The grunnleggende prinsipp piezotronics ble introdusert av Prof. Zhong Lin Wang ved Georgia Institute of Technology i 2007 en serie av elektroniske enheter har vist seg på grunnlag av denne effekt, herunder piezopotential gated felteffekttransistor , piezopotential gated diode , belastningssensorer , kraft / strømningssensorer, hybrid felteffekt-transistor , piezotroniske logiske porter , elektromekaniske minner osv. Piezotronic-enheter betraktes som en ny kategori for halvleder-enheter. Piezotronics vil sannsynligvis ha viktige applikasjoner innen sensor , menneskelig-silisium teknologi grensesnitt, MEMS , nanorobotics og aktiv fleksibel elektronikk.
Mekanisme
På grunn av den ikke-sentrale symmetri i materialer, slik som den wurtzitt strukturert ZnO , Gan og Inn , er en piezopotential opprettet i krystallen ved å påføre en spenning . På grunn av samtidig besittelse av piezoelektrisitet og halvlederegenskaper , har piezopotensialet skapt i krystallet en sterk effekt på transportørprosessen. Generelt kan konstruksjonen av de grunnleggende piezotronic-enhetene deles inn i to kategorier. Her bruker vi nanotrådene som eksempel. Den første typen er at den piezoelektriske nanotråden ble satt på et fleksibelt underlag med to ender festet av elektrodene. I dette tilfellet, når substratet er bøyd, vil nanotråden være rent strukket eller komprimert. Piezopotential vil bli introdusert langs sin akse. Det vil endre det elektriske feltet eller Schottky-barrieren (SB) i kontaktområdet. Den induserte positive piezopotensialen i den ene enden vil redusere SB-høyden, mens den negative piezopotentialen i den andre enden vil øke den. Dermed vil de elektriske transportegenskapene endres. Den andre typen piezotronic-enhet er at den ene enden av nanotråden er festet med elektrode, mens den andre enden er ledig. I dette tilfellet, når en kraft påføres i den frie enden av nanotråden for å bøye den, vil den piezopotensielle fordelingen være vinkelrett på nanotrådens akse. Det introduserte piezoelektriske feltet er vinkelrett på elektrontransportretningen, akkurat som å påføre en gate-spenning i den tradisjonelle felteffekt-transistoren . Dermed vil også elektrontransportegenskapene endres. Materialene for piezotronikk skal være piezoelektriske halvledere, som ZnO, GaN og InN. Treveiskobling mellom piezoelektrisitet , fotoexcitering og halvleder er grunnlaget for piezotronikk (piezoelektrisitet-halvlederkobling), piezofotonikk (piezoelektrisk-foton eksitasjonskobling), optoelektronikk og piezofototronikk (piezoelektrisitet-halvleder-fotoeksitasjon). Kjernen i denne koblingen er avhengig av den piezopotensial som er skapt av de piezoelektriske materialene.