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gy_xmc2015銅蟲 (小有名氣)
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[交流]
王中林綜述：壓電電子學(xué)及壓電光電子學(xué)的原理與應(yīng)用 已有3人參與
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壓電電子學(xué)及壓電光電子學(xué)的原理與應(yīng)用 http://nsr.oxfordjournals.org/content/1/1/62.full http://paper.sciencenet.cn/htmlpaper/20145617264457832955.shtm 利用機(jī)械應(yīng)變產(chǎn)生的壓電極化電荷來調(diào)控載流子的輸運(yùn)過程，壓電電子學(xué)和壓電光電子學(xué)為實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互、微納機(jī)電系統(tǒng)、傳感和自驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)等應(yīng)用提供了全新的思路和途徑。由于這種新的物理效應(yīng)所引起的可能的全新基礎(chǔ)現(xiàn)象和前所未有的器件應(yīng)用，壓電電子學(xué)和壓電光電子學(xué)已經(jīng)成為國際上納米科學(xué)技術(shù)研究的前沿和熱點(diǎn)，引起了國際學(xué)術(shù)界和企業(yè)界的廣泛關(guān)注。2009年，美國著名的《麻省理工學(xué)院技術(shù)綜述》期刊把壓電電子學(xué)評(píng)選為十大新興科技之一。2013年美國材料學(xué)會(huì)春季會(huì)議已經(jīng)單獨(dú)設(shè)立一個(gè)以壓電電子學(xué)作為主題的分會(huì)。 實(shí)現(xiàn)和推動(dòng)消費(fèi)性電子產(chǎn)品、人造皮膚、機(jī)器人、生物醫(yī)療和可穿戴式科技等新興應(yīng)用，需要具有功能可調(diào)控的電子器件的設(shè)計(jì)和開發(fā)。電子器件和周圍環(huán)境或寄主（例如人體）中的激勵(lì)信號(hào)之間主動(dòng)自適應(yīng)式的交互在這些新興應(yīng)用中起著至關(guān)重要的作用，廣泛存在于環(huán)境中的機(jī)械信號(hào)則為調(diào)控微納系統(tǒng)中的電器元件提供了重要和豐富的激勵(lì)來源。近年來，對于具有鉛鋅礦結(jié)構(gòu)的氧化鋅（ZnO）和氮化鎵（GaN）等壓電半導(dǎo)體材料的深入研究表明，當(dāng)這類壓電半導(dǎo)體材料受到外加應(yīng)力時(shí)，由于晶體中離子的極化產(chǎn)生的極化電荷可以有效改變金屬-半導(dǎo)體的界面勢壘和p-n結(jié)的輸運(yùn)性質(zhì)�；谶@種現(xiàn)象，王中林教授于2007和2010年提出壓電電子學(xué)和壓電光電子學(xué)兩個(gè)原創(chuàng)的概念并形成了相應(yīng)的研究領(lǐng)域。 壓電電子學(xué)效應(yīng)是利用應(yīng)變引起的界面極化電荷調(diào)制界面處能帶結(jié)構(gòu)并進(jìn)而有效地調(diào)節(jié)和控制界面或結(jié)區(qū)的載流子輸運(yùn)過程的一個(gè)物理效應(yīng)。壓電極化電荷導(dǎo)致的能帶結(jié)構(gòu)變化還可以有效地改變和調(diào)制載流子在光電過程中的產(chǎn)生、輸運(yùn)、分離或復(fù)合，這就是壓電光電子學(xué)效應(yīng)。 基于上述物理效應(yīng)，王中林教授課題組圍繞壓電電子學(xué)和壓電光電子學(xué)這兩個(gè)原創(chuàng)概念做了大量而又深入的研究工作，包括：壓電場效應(yīng)晶體管和壓電二極管，基于單根氧化鋅壓電細(xì)線的應(yīng)變傳感器，基于壓電電子學(xué)效應(yīng)的應(yīng)變門控晶體管（strain-gated transistor），壓電電子學(xué)邏輯運(yùn)算和壓電調(diào)制阻性開關(guān)器件。利用垂直生長的納米壓電材料，王中林研究組進(jìn)一步研制出大規(guī)模三維壓電電子學(xué)晶體管陣列，首次實(shí)現(xiàn)利用納米壓電材料受應(yīng)力/應(yīng)變作用而產(chǎn)生的壓電電勢對制得的壓電電子學(xué)晶體管中的載流子輸運(yùn)進(jìn)行有效調(diào)控以實(shí)現(xiàn)主動(dòng)自適應(yīng)式的壓力傳感成像的柔軟型芯片。 壓電電子學(xué)效應(yīng)也可被用來調(diào)節(jié)和顯著改善基于肖特基結(jié)構(gòu)的傳感器的靈敏度。另一方面，利用壓電電場對光生載流子產(chǎn)生、分離、傳輸和復(fù)合等過程的有效調(diào)控，壓電光電子學(xué)效應(yīng)在光電池、太陽能電池、發(fā)光二極管以及光探測器領(lǐng)域中的應(yīng)用也得到了相應(yīng)的研究，包括：實(shí)現(xiàn)用光、力二維對氧化鋅納米線的電輸運(yùn)性質(zhì)的耦合調(diào)控和以外加應(yīng)力優(yōu)化金屬-ZnO光電池的輸出，顯著提高基于單根單晶外延n-CdS(core)/p-Cu2S(shell)芯-殼結(jié)構(gòu)納米線的太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率，顯著提高光探測的靈敏度。王中林研究組最近垂直生長的納米壓電材料陣列研制出大規(guī)模發(fā)光二極管陣列，并且利用壓電光電子學(xué)效應(yīng)首次實(shí)現(xiàn)利用外界應(yīng)力/應(yīng)變改變納米壓電發(fā)光二極管發(fā)光強(qiáng)度的過程；首次研制出主動(dòng)自適應(yīng)式的、高分辨率的、以光電信號(hào)為媒介、并行處理的壓力傳感成像芯片系統(tǒng)。 由中國科學(xué)院北京納米能源與系統(tǒng)研究所王中林院士擔(dān)任通訊作者的綜述文章“壓電電子學(xué)和壓電光電子學(xué)：原理與應(yīng)用”已在《國家科學(xué)評(píng)論》（NSR，http://nsr.oxfordjournals.org/content/current）創(chuàng)刊號(hào)發(fā)表。這篇綜述文章詳細(xì)闡述了壓電電子學(xué)和壓電光電子學(xué)效應(yīng)的基本物理原理，并重點(diǎn)介紹了這兩個(gè)新興領(lǐng)域在人機(jī)交互、主動(dòng)式柔性電子器件、傳感、能源采集、生物醫(yī)療等應(yīng)用領(lǐng)域的最新進(jìn)展。 |
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2015-12-24 09:48:51, 10.03 M
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3樓2016-09-24 02:15:26
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