Национальный университет Ченг Кунг на Тайване проводит эксперименты с тонкопленочными транзисторами с пьезоэлектрическим затвором.
«Пьезотронные датчики силы обычно управляются либо индуцированной деформацией модуляцией высоты барьера Шоттки, либо эффектом пьезо-затвора, который перераспределяет носители заряда в индуцированном пьезоэлектрическом поле», — говорится в сообщении NCKU. «В то время как пьезотронные устройства на основе высоты барьера Шоттки хорошо изучены, устройства на основе пьезо-запирания остаются относительно менее изученными».
Экспериментальный пьезоуправляемый транзистор (схема справа) имеет омические контакты на тонкой пленке оксида цинка для устранения барьеров Шоттки.
Приложение силы вверх или вниз к структуре сдвигает носители на разную глубину в тонкой пленке, позволяя устройству действовать как транзистор.
В то же время пьезорезистивный эффект также изменяет проводимость устройства, поэтому, чтобы отделить пьезо-затвор от пьезо-резистивного поведения, исследователь построил аналогичные устройства с контактами под тонкой пленкой, которые должны переключать полярность пьезо- кривая стробирования без влияния на пьезорезистивную кривую.
Именно это и произошло, позволив, в зависимости от направления воспринимаемой силы, выбрать верхние или нижние контакты, чтобы пьезо-запирающее и пьезорезистивное поведение добавляли, а не частично отменяли.
С направленной вниз силой «увеличение напряжения уменьшало ток в верхнем электроде и увеличивало его в нижнем электроде», — сказал NCKU. «Это произошло из-за движения электронов сверху вниз в ответ на действие силы, что привело к истощению наверху и накоплению электронов внизу. Это, в свою очередь, повлияло на выходной ток и показало сосуществование пьезо-затворного эффекта и пьезорезистивного эффекта, при этом пьезо-запирающий эффект был доминирующим».
По данным NCKU, был создан силовой транзистор с «рекордным манометрическим коэффициентом — отношением относительного изменения тока к механической деформации — 2780, что указывает на его исключительную чувствительность», что на 44% лучше, чем раньше.
Перед созданием транзисторов команда создала теоретическую модель, чтобы предсказать поведение их тонкой пленки, подтвердив это путем высокочастотного распыления ZnO в различных газах-носителях для изменения характеристик носителей заряда.
Работа описана в 'Аналитическое и экспериментальное исследование двухрежимного пьезоуправляемого тонкопленочного транзистора для датчиков силы', опубликованном в ScienceDirect.
Эта статья считается правильной, но была создана с ограниченной информацией и может содержать ошибки. После проверки фактов и исправления, если это необходимо, это сообщение будет удалено.
