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科学研究

秦勇教授研究组在国际知名期刊《ACS Nano》发表研究论文

时间：2018-01-24 18:53

      （通讯员段晓璇）2018年1月12日，国际材料领域顶级学术期刊《ACS Nano》(期刊影响因子13.942)报道了西电材料学院的最新研究工作“Double-Channel Piezotronic Transistors for Highly Sensitive Pressure Sensing”，秦勇教授的一年级博士研究生刘书海同学为第一作者、西安电子科技大学材料学院为第一通讯单位。
      研究半导体器件中的界面现象和界面调控对于其在电子学和光电子学等领域的应用是非常重要的。利用压电特性与半导体特性间的耦合，压电电子学效应被认为是一种调控半导体器件界面能带的有效手段。在半导体器件中，利用压电效应产生的压电极化束缚电荷将改变材料界面处的自由载流子分布，从而引起能带弯曲，实现机械驱动信号对电输运信号的调控。这种器件通常被称为压电电子学晶体管（Piezotronic transistor），被广泛应用于人机界面、主动式传感器、主动式柔性电子学、微型机器人、智能电子签名、智能微纳机电系统以及能源技术等领域中，具有重要的应用前景。
      近年来，通过探索具有高压电系数的新型压电半导体材料或者采取表面改性等手段，压电电子学晶体管的压强灵敏度得到了快速地提升。但由于其传统结构中两端金属-半导体接触处产生的压电电势刚好相反，加上其具有三维立体结构，导致器件的压强灵敏度依然受到限制，并且可靠性有待提升。因此研发新型高灵敏、高可靠的压电电子学晶体管至关重要。
      在该工作中，在我校先进材料与纳米科技学院秦勇教授与中国科学院北京纳米能源与系统研究所王中林院士的共同指导下博士生刘书海、王龙飞博士和王政博士等人成功制备了具有平面结构的双通道压电电子学晶体管阵列。他们利用氧化锌片的六角结构，将氧化锌片自组装成一致取向的阵列。并通过柔性模板将氧化锌片阵列大规模转移到金属叉指电极上，使氧化锌片的同一个极性面同时与两个金属电极接触，得到一种同时具有高压强灵敏度和高可靠性的压力传感器。利用压电电子学效应对双肖特基势垒协同调控，该器件的压强灵敏度高达84.2~104.4 meV/MPa。除此之外，由于为共性面双通道同向调控，在一端接触失效的情况下，器件依然可以正常工作，因此该器件还具有较高的可靠性。
      相关链接：http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsnano.7b08447

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