目 錄
《納米科學與技術》叢書序
前言
第1章 壓電電子學和壓電光電子學導論 1
1.1 以多樣性和多功能性超越摩爾定律 1
1.2 人機交互界面 2
1.3 壓電電子學和壓電光電子學的物理基礎：壓電勢 3
1.4 壓電電子學領域的創(chuàng)立 6
1.5 壓電電子學效應 6
1.5.1 壓電電子學效應對金屬半導體接觸的作用 7
1.5.2 壓電電子學效應對p-n結的作用 10
1.6 壓電光電子學效應 11
1.7 適用于壓電電子學研究的一維纖鋅礦納米結構 12
1.8 展望 14
參考文獻 16
第2章 纖鋅礦結構半導體材料中的壓電勢 19
2.1 支配方程 19
2.2 前三階微擾理論 20
2.3 垂直納米線的解析解 22
2.4 橫向彎曲納米線的壓電勢 24
2.5 橫向彎曲納米線的壓電電勢測量 26
2.6 軸向應變納米線內(nèi)的壓電勢 27
2.7 摻雜半導體納米線中的平衡電勢 30
2.7.1 理論框架 30
2.7.2 考慮摻雜情況時壓電勢的計算 32
2.7.3 摻雜濃度的影響 36
2.7.4 載流子類型的影響 40
2.8 壓電勢對局域接觸犄性的影響 40
2.8.1 理論分析 41
2.8.2 實驗驗證 43
2.9 電流傳輸?shù)牡锥藗鬏斈Ｐ?45
參考文獻 46
第3章 壓電電子學基本理論 48
3.1 壓電電子學晶體管與傳統(tǒng)場效應晶體管的比較 48
3.2 壓電勢對金屬一半導體接觸的影響 50
3.3 壓電勢對p-n結的影響 51
3.4 壓電電子學效應的理論框架 53
3.5 一維簡化模型的解析解 54
3.5.1 壓電p-n結 55
3.5.2 金屬半導體接觸 57
3.5.3 金屬纖鋅礦結構半導體接觸 59
3.6 壓電電子學器件的數(shù)值模擬 60
3.6.1 壓電p-n結 60
3.6.2 壓電晶體管 63
3.7 總結 66
參考文獻 66
第4章 壓電電子學晶體管 68
4.1 壓電電子學應變傳感器 68
4.1.1 傳感器的制備和測量 68
4.1.2 壓電納米線內(nèi)應變的計算 70
4.1.3 傳感器的機電特性表征 70
4.1.4 應用熱電子發(fā)射擴散理論的數(shù)據(jù)分析 72
4.1.5 壓阻和壓電效應效果的區(qū)分 73
4.1.6 壓電電子學效應引起的應變系數(shù)劇增 74
4.2 壓電二極管 75
4.2.1 壓電電子學效應引起的歐姆接觸到肖特基接觸的轉變 76
4.2.2 肖特基勢壘變化的定量分析 78
4.2.3 壓電屯子學二極管工作機制 80
4.2.4 壓電電子學機電開關 81
4.3 基于垂直納米線的壓電晶體管 82
4.3.1 反向偏置接觸 82
4.3.2 正向偏置接觸 84
4.3.3 兩端口壓電電子學晶體管器件 85
4.4 總結 87
參考文獻 87
第5章 壓電電子學邏輯電路及運算操作 89
5.1 應變門控晶體管 89
5.1.1 器件制備 89
5.1.2 基本原理 92
5.2 應變門控反相器 93
5.3 壓電電子學邏輯運算 96
5.3.1 與非門和或非門( NAND和NOR) 96
5.3.2 異或門(XOR) 98
5.4 總結 100
參考文獻 100
第6章 壓電電子學機電存儲器 103
6.1 器件制備 103
6.2 機電存儲器原理 105
6.3 溫度對存儲器性能的影響 108
6.4 機電存儲器中的壓電電子學效應 111
6.5 可復寫的機電存儲器 114
6.6 總結 116
參考文獻 116
第7章 壓電光電子學理論119
7.1 壓電光電子學效應的理論框架 119
7.2 壓電光電子學效應對發(fā)光二極管的影響 120
7.2.1 壓電發(fā)光二極管簡化模型的解析解 121
7.2.2 壓電p-n結發(fā)光二極管器件的數(shù)值模擬 123
7.3 壓電光電子學效應對光電傳感器的影響 125
7.3.1 正偏肖特基接觸的電流密度 126
7.3.2 反偏肖特基接觸的電流密度 126
7.3.3 光激發(fā)模型 126
7.3.4 壓電電荷和壓電勢方程 127
7.3.5 壓電光電子學敗應對雙肖特基接觸結構的影響 128
7.3.6 金屬半導體金屬光電探測器的數(shù)值模擬 129
7.4 壓電光電子學效應對太陽能電池的影響 131
7.4.1 基本方程 132
7.4.2 基于p-n結的壓電太陽能電池 133
7.4.3 金屬半導體肖特基接觸型太陽能電池 138
7.5 總結 139
參考文獻 140
第8章 壓電光電子學效應在光電池中的應用 142
8.1 金屬半導體接觸光電池 142
8.1.1 實驗方法 142
8.1.2 基本原理 143
8.1.3 光電池輸出的優(yōu)化 145
8.1.4 理論模型 147
8.2 p-n異質(zhì)結太陽能電池 149
8.2.1 壓電勢對太陽能電池輸出的影響 150
8.2.2 壓電電子學模型 153
8.3 增強型硫化亞銅(Cu-l S)/硫化鎘(CdS)同軸納米線太陽能電池 154
8.3.1 光伏器件設計 155
8.3.2 壓電光電子學效應對輸出的影響 158
8.3.3 理論模型 160
8.4 異質(zhì)結核殼納米線的太陽能轉換效率 162
8.5 總結 165
參考文獻 166
第9章 壓電光電子學效應在光電探測器中的應用 168
9.1 測量系統(tǒng)設計 168
9.2 紫外光傳感器的表征 169
9.3 壓電光電子學效應對紫外光靈敏度的影響 171
9.3.1 實驗結果 171
9.3.2 物理模型 173
9.4 壓電光電子學效應對可見光探測器靈敏度的影響 177
9.4.1 實驗結果及與計算結果的比較 177
9.4.2 壓阻效應的影響 179
9.4.3 串聯(lián)電阻的影響 179
9.5 壓電光電子學光電探測的評價標準 180
9.6 總結 180
參考文獻 181
第10章 壓電光電子學效應對發(fā)光二極管的影響 182
10.1 發(fā)光二極管的制備和測量方法 182
10.2 發(fā)光二極管的表征 184
10.3 壓電效應對發(fā)光二極管效率的影響 185
10.4 壓電極化方向的效應 187
10.5 注入電流與施加應變之間的關系 188
10.6 發(fā)光光譜和激發(fā)過程 188
10.6.1 異質(zhì)結能帶圖 188
10.6.2 受應變發(fā)光二極管的發(fā)光光譜 189
10.7 壓電光電子學效應對發(fā)光二極管的影響 190
10.7.1 基本物理過程 190
10.7.2 應變對異質(zhì)結能帶的影響 192
10.8 應變對光偏振的影響 195
10.9 p型氮化鎵薄膜的電致發(fā)光特性 198
10.9.1 壓電光電子學效應對發(fā)光二極管的影響 199
10.9.2 理論模型 201
10.9.3 發(fā)光特性分析 202
10. 10 總結 205
參考文獻 206
第11章 壓電光電子學效應在光電化學過程和能源存儲中的應用 208
11.1 光電化學過程的基本原理 208
11.2 壓電勢對光電化學過程的影響 209
11.3 光電化學太陽能電池 210
11.3.1 電池設計 210
11.3.2 壓電光電子學效應對光電化學過程的影響 211
11.4 壓電勢對機械能到電化學能量轉化過程的影響 212
11.4.1 自充電功率源器件的工作原理 212
11.4.2 自充電功率源器件的設計 215
11.4.3 自充電功率源器件的性能 217
11.5 總結 219
參考文獻 220
附錄 221
附錄1 王中林小組2006--2012年間發(fā)表的有關納米發(fā)電機、壓電電子學和壓電光電子學方面的文章 221
附錄2 縮寫詞 230
索引 233