Piezotronics - Piezotronics
Efekt piezotroniki polega na wykorzystaniu potencjału piezoelektrycznego (piezopotencjalnego) wytworzonego w materiałach o piezoelektryczności jako napięcia „bramki” do dostrojenia / sterowania właściwościami transportu nośnika ładunku do wytwarzania nowych urządzeń. Neil A Downie pokazał, jak łatwo było zbudować proste demonstracje w skali makro, używając kanapki z materiału piezoelektrycznego i piezorezystywnego materiału węglowego, aby stworzyć urządzenie wzmacniające podobne do FET i umieścić je w książce z projektami naukowymi dla studentów w 2006 roku. podstawową zasadę piezotroniki wprowadził prof. Zhong Lin Wang z Georgia Institute of Technology w 2007 roku. W oparciu o ten efekt zademonstrowano szereg urządzeń elektronicznych, w tym piezopotencjalny bramkowany tranzystor polowy, diodę piezopotencjalną , czujniki napięcia , siłę / czujniki przepływu, hybrydowy tranzystor polowy, bramki logiczne piezotroniczne , pamięci elektromechaniczne itp. Urządzenia piezotroniczne są uważane za nową kategorię urządzeń półprzewodnikowych. Piezotronika prawdopodobnie będzie miała ważne zastosowania w czujnikach , łączeniu technologii człowiek-krzem, MEMS , nanorobotyce i aktywnej elastycznej elektronice.
Mechanizm
Ze względu na zakaz centralnej symetrii w materiałach takich jak wurcyt strukturze ZnO , GaN i inn , A piezopotential jest tworzony w krysztale przez przyłożenie naprężenia . Dzięki jednoczesnemu posiadaniu właściwości piezoelektrycznych i półprzewodnikowych , wytworzony w krysztale piezopotencjał silnie wpływa na proces transportu nośnika. Generalnie konstrukcję podstawowych urządzeń piezotronicznych można podzielić na dwie kategorie. Tutaj używamy nanoprzewodów jako przykładu. Pierwszy rodzaj polega na tym, że nanoprzewód piezoelektryczny został umieszczony na elastycznym podłożu z dwoma końcami przymocowanymi elektrodami. W takim przypadku, gdy podłoże jest zginane, nanodrut będzie całkowicie rozciągnięty lub ściśnięty. Wzdłuż jego osi zostanie wprowadzony piezopotential. Zmieni pole elektryczne lub wysokość bariery Schottky'ego (SB) w obszarze kontaktu. Indukowany dodatni piezopotencjał na jednym końcu zmniejszy wysokość SB, podczas gdy ujemny piezopotencjał na drugim końcu ją zwiększy. W ten sposób właściwości transportu elektrycznego ulegną zmianie. Drugi rodzaj urządzenia piezotronicznego polega na tym, że jeden koniec nanodrutu jest przymocowany elektrodą, a drugi koniec jest swobodny. W tym przypadku, gdy na wolny koniec nanodrutu zostanie przyłożona siła, aby go zgiąć, rozkład piezopotencjalny będzie prostopadły do osi nanoprzewodu. Wprowadzone pole piezoelektryczne jest prostopadłe do kierunku transportu elektronów, podobnie jak przyłożenie napięcia bramki w tradycyjnym tranzystorze polowym . Zatem właściwości transportu elektronów również ulegną zmianie. Materiałami do piezotroniki powinny być półprzewodniki piezoelektryczne, takie jak ZnO, GaN i InN. Sprzężenie trójdrożne między piezoelektrycznością , fotowzbudzeniem i półprzewodnikiem jest podstawą piezotroniki (sprzężenie piezoelektryczno-półprzewodnikowe), piezofotoniki (sprzężenie wzbudzeń piezoelektryczno-fotonowych), optoelektroniki i piezofotroniki ( sprzężenie piezoelektryczne-półprzewodnikowe). Rdzeń tego sprzężenia opiera się na piezopotencjach tworzonych przez materiały piezoelektryczne.