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?第一作者：Qiuhong Yu，Rui Ge

通訊作者：秦勇、劉書(shū)海

通訊單位：蘭州大學(xué)

論文速覽：

研究半導(dǎo)體器件中的壓電、撓曲電和鐵電極化在界面工程中的應(yīng)用，對(duì)于電子、光電子、催化等領(lǐng)域的應(yīng)用具有重要意義。極化界面工程強(qiáng)烈依賴于界面勢(shì)壘的性質(zhì)，但界面勢(shì)壘一旦構(gòu)建，其固定值和不可控制性限制了極化界面工程的性能和應(yīng)用場(chǎng)景。

本研究提出了一種利用電脈沖可逆且精確調(diào)控壓電效應(yīng)（由壓電極化控制的界面勢(shì)壘和傳輸）的策略。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在Ag/HfO₂/n-ZnO壓電電子學(xué)隧道結(jié)（PTJ）中，通過(guò)電脈沖可逆調(diào)節(jié)界面勢(shì)壘高度，可達(dá)168.11 meV，壓電效應(yīng)可將應(yīng)變（0-1.34%）調(diào)制電流范圍從0-18 nA切換到44-72 nA。

此外，電脈沖調(diào)控的界面勢(shì)壘在1.34%應(yīng)變下可達(dá)到148.81 meV的，可完全改變電子設(shè)備的壓電性能。該研究為實(shí)現(xiàn)壓電效應(yīng)的可逆控制提供了機(jī)會(huì)，并將其擴(kuò)展到更廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景中，尤其適用于微/納電子機(jī)械系統(tǒng)。

圖文導(dǎo)讀：

圖1：Ag/HfO₂/n-ZnO?PTJ上電脈沖調(diào)諧壓電效應(yīng)的工作原理

圖2：電脈沖調(diào)控的界面勢(shì)壘

圖3：電脈沖調(diào)控的壓電效應(yīng)

圖4：電脈沖電壓對(duì)壓電效應(yīng)的影響

圖5：電脈沖調(diào)控壓電效應(yīng)對(duì)背靠背PTJs能帶的影響

圖6：電脈沖極性對(duì)壓電效應(yīng)的影響

總結(jié)展望：

本研究成功展示了全新的電脈沖調(diào)控壓電效應(yīng)的方法，通過(guò)改變界面勢(shì)壘高度，實(shí)現(xiàn)了對(duì)Ag/HfO₂/n-ZnO壓電電子學(xué)隧道結(jié)的工作電流和內(nèi)部電阻高達(dá)643倍。

研究結(jié)果不僅加深了對(duì)電場(chǎng)誘導(dǎo)的空位重分布與局部極化控制的界面工程之間耦合效應(yīng)的理解，還表明了使用非破壞性技術(shù)實(shí)現(xiàn)可調(diào)壓電效應(yīng)的可能性。本工作為微/納電子機(jī)械系統(tǒng)等領(lǐng)域的應(yīng)用提供了巨大的潛力。

文獻(xiàn)信息：

標(biāo)題：Electric pulse-tuned piezotronic effect for interface engineering

期刊：Nature Communications

DOI：10.1038/s41467-024-48451-6

原創(chuàng)文章，作者：計(jì)算搬磚工程師，如若轉(zhuǎn)載，請(qǐng)注明來(lái)源華算科技，注明出處：http://www.xiubac.cn/index.php/2024/05/21/c1971f6fee/

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