目 錄
《納米科學(xué)與技術(shù)》叢書序
前言
第1章 壓電電子學(xué)和壓電光電子學(xué)導(dǎo)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(xué)和壓電光電子學(xué)的物理基礎(chǔ)：壓電勢 3
1.4 壓電電子學(xué)領(lǐng)域的創(chuàng)立 6
1.5 壓電電子學(xué)效應(yīng) 6
1.5.1 壓電電子學(xué)效應(yīng)對金屬半導(dǎo)體接觸的作用 7
1.5.2 壓電電子學(xué)效應(yīng)對p-n結(jié)的作用 10
1.6 壓電光電子學(xué)效應(yīng) 11
1.7 適用于壓電電子學(xué)研究的一維纖鋅礦納米結(jié)構(gòu) 12
1.8 展望 14
參考文獻 16
第2章 纖鋅礦結(jié)構(gòu)半導(dǎo)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(yīng)變納米線內(nèi)的壓電勢 27
2.7 摻雜半導(dǎo)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(xué)基本理論 48
3.1 壓電電子學(xué)晶體管與傳統(tǒng)場效應(yīng)晶體管的比較 48
3.2 壓電勢對金屬一半導(dǎo)體接觸的影響 50
3.3 壓電勢對p-n結(jié)的影響 51
3.4 壓電電子學(xué)效應(yīng)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(jié) 55
3.5.2 金屬半導(dǎo)體接觸 57
3.5.3 金屬纖鋅礦結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體接觸 59
3.6 壓電電子學(xué)器件的數(shù)值模擬 60
3.6.1 壓電p-n結(jié) 60
3.6.2 壓電晶體管 63
3.7 總結(jié) 66
參考文獻 66
第4章 壓電電子學(xué)晶體管 68
4.1 壓電電子學(xué)應(yīng)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(yīng)變的計算 70
4.1.3 傳感器的機電特性表征 70
4.1.4 應(yīng)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(yīng)效果的區(qū)分 73
4.1.6 壓電電子學(xué)效應(yīng)引起的應(yīng)變系數(shù)劇增 74
4.2 壓電二極管 75
4.2.1 壓電電子學(xué)效應(yīng)引起的歐姆接觸到肖特基接觸的轉(zhuǎn)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(xué)二極管工作機制 80
4.2.4 壓電電子學(xué)機電開關(guān) 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(xué)晶體管器件 85
4.4 總結(jié) 87
參考文獻 87
第5章 壓電電子學(xué)邏輯電路及運算操作 89
5.1 應(yīng)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(yīng)變門控反相器 93
5.3 壓電電子學(xué)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(jié) 100
參考文獻 100
第6章 壓電電子學(xué)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(xué)效應(yīng) 111
6.5 可復(fù)寫的機電存儲器 114
6.6 總結(jié) 116
參考文獻 116
第7章 壓電光電子學(xué)理論119
7.1 壓電光電子學(xué)效應(yīng)的理論框架 119
7.2 壓電光電子學(xué)效應(yīng)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(jié)發(fā)光二極管器件的數(shù)值模擬 123
7.3 壓電光電子學(xué)效應(yīng)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(xué)敗應(yīng)對雙肖特基接觸結(jié)構(gòu)的影響 128
7.3.6 金屬半導(dǎo)體金屬光電探測器的數(shù)值模擬 129
7.4 壓電光電子學(xué)效應(yīng)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(jié)的壓電太陽能電池 133
7.4.3 金屬半導(dǎo)體肖特基接觸型太陽能電池 138
7.5 總結(jié) 139
參考文獻 140
第8章 壓電光電子學(xué)效應(yīng)在光電池中的應(yīng)用 142
8.1 金屬半導(dǎo)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(jié)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(xué)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(shè)計 155
8.3.2 壓電光電子學(xué)效應(yīng)對輸出的影響 158
8.3.3 理論模型 160
8.4 異質(zhì)結(jié)核殼納米線的太陽能轉(zhuǎn)換效率 162
8.5 總結(jié) 165
參考文獻 166
第9章 壓電光電子學(xué)效應(yīng)在光電探測器中的應(yīng)用 168
9.1 測量系統(tǒng)設(shè)計 168
9.2 紫外光傳感器的表征 169
9.3 壓電光電子學(xué)效應(yīng)對紫外光靈敏度的影響 171
9.3.1 實驗結(jié)果 171
9.3.2 物理模型 173
9.4 壓電光電子學(xué)效應(yīng)對可見光探測器靈敏度的影響 177
9.4.1 實驗結(jié)果及與計算結(jié)果的比較 177
9.4.2 壓阻效應(yīng)的影響 179
9.4.3 串聯(lián)電阻的影響 179
9.5 壓電光電子學(xué)光電探測的評價標(biāo)準(zhǔn) 180
9.6 總結(jié) 180
參考文獻 181
第10章 壓電光電子學(xué)效應(yīng)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(yīng)對發(fā)光二極管效率的影響 185
10.4 壓電極化方向的效應(yīng) 187
10.5 注入電流與施加應(yīng)變之間的關(guān)系 188
10.6 發(fā)光光譜和激發(fā)過程 188
10.6.1 異質(zhì)結(jié)能帶圖 188
10.6.2 受應(yīng)變發(fā)光二極管的發(fā)光光譜 189
10.7 壓電光電子學(xué)效應(yīng)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(yīng)變對異質(zhì)結(jié)能帶的影響 192
10.8 應(yīng)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(xué)效應(yīng)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(jié) 205
參考文獻 206
第11章 壓電光電子學(xué)效應(yīng)在光電化學(xué)過程和能源存儲中的應(yīng)用 208
11.1 光電化學(xué)過程的基本原理 208
11.2 壓電勢對光電化學(xué)過程的影響 209
11.3 光電化學(xué)太陽能電池 210
11.3.1 電池設(shè)計 210
11.3.2 壓電光電子學(xué)效應(yīng)對光電化學(xué)過程的影響 211
11.4 壓電勢對機械能到電化學(xué)能量轉(zhuǎn)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(shè)計 215
11.4.3 自充電功率源器件的性能 217
11.5 總結(jié) 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(guān)納米發(fā)電機、壓電電子學(xué)和壓電光電子學(xué)方面的文章 221
附錄2 縮寫詞 230
索引 233