压电电子学及压电光电子学 实验室
压电电子学与压电光电子学实验室主要从事低维压电半导体微纳光电功能器件中的力光电耦合效应(压电电子学效应)及相关应用研究。以构建高性能微纳光电功能器件为目标,以低维压电半导体为载体,从材料的设计和可控制备出发,探索压电(光)电子学效应对压电半导体光电器件性能的调制机制,研究了从单根纳米线原型器件到由大规模纳米线阵列构成的集成器件,在超高分辨率应力传感及成像、高性能传感器阵列等研究方面取得了重要进展。
目前,实验室主要开展以下三方面研究:
1. 压电(光)电子学器件与基本原理
2. 新型微纳光电器件
3. 触感电子学与智能机器人

  压电效应是压电材料,如氧化锌(ZnO)、氮化镓(GaN)、锆钛酸铅等(PZT),在应力作用下产生形变时出现的一种内部电势的现象。压电效应已经广泛应用于微机械传感、器件驱动和能源领域。

  对于氧化锌、氮化镓等半导体材料,由于同时具有压电性和半导体性,压电效应可以改变金属-半导体的界面势垒和p-n结的输运性质,这就是压电电子学。利用压电效应产生的内场,王中林教授首次提出了在氧化锌纳米线中,压电势可以起到栅极电压相似的作用,这样ZnO纳米线中的载流子的输运过程就可以通过外加在器件上的应力进行调控或触发。这一类利用机械形变来调控或触发的电子器件就叫压电电子学器件。如果器件在源极或漏极中有一端或两端是肖特基接触的,当激光照射在源极或漏极时,由于压电效应、光激发和半导体特性的三相耦合,可以产生一种新的效应,即压电光电子学效应。压电光电子学可以利用压电电场来调控载流子的产生、传输、分离和复合,在发光二极管、光探测和太阳能电池等领域中都有广泛的应用。最近,我们已经实现以应变调控发光二极管的发光强度和发光效率,以应变来提高光探测的效率;以及用应变来调控太阳能电池的性能。我们正在利用这一效应构建新一代自驱动纳米传感器系统。

  压电势作为栅极电压调控的电子器件显示了一个制备应变、应力或压强驱动和控制的电子器件、传感器和逻辑电路的新方法。压电-光电子学是压电效应、光激发和半导体传输特性三相耦合的一种效应,它是通过应变引起的压电势来调节和控制电-光过程。可以预期压电电子学和压电光电子学将启发新的电子和光电子器件的发明,并将在发光二极管,光电池和太阳能电池,人和计算机界面,纳米机器人,微纳机电系统,人和机器相互作用等领域中都有广泛的应用。


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