2016年8月18日，综合科学类权威学术期刊《纳米能源》（Nano Energy）在线发表了材料物理研究所高义华教授与合作者在应力门控晶体管方面的最新研究成果：《基于金颗粒修饰的单根氧化锌微米线的力电和力电光逻辑运算》（Piezotronic and piezo-phototronic logic computations using Au decorated ZnO microwires）（Nano Energy 27 (2016) 587），我院博士生李海霞为第一作者，高义华教授为通讯作者，刘逆霜副教授为共同通讯作者。

由于压电和半导体性能的耦合性质，压电半导体纳米/微米线已被作为基本单元来构造多种新器件，如纳米发电机、压电场效应晶体管以及压电光电子学器件等。在这些器件中，如何利用压电势代替门电极电压来调控纳米线中载流子的传输行为，如何有效利用压电效应与半导体光电性能的耦合，实现高性能压电-光电器件，成为了学术界的难点问题。

针对以上问题，高义华教授所带领的团队与美国乔治亚理工学院王中林教授合作研究，基于金颗粒表面修饰的单根ZnO微米线，成功地通过压电势和金颗粒引入的肖特基势垒的耦合效应，增强对ZnO纳米线电输运过程的调控作用，制备出高性能的各种应力门控晶体管和紫外光-应力双门控晶体管。

研究表明：在同等程度弯曲下，与无金颗粒修饰的器件相比，金颗粒修饰的ZnO微米线压电晶体管更大幅度地降低了暗电流，提高了器件的开关比。比如，在5 V偏压下，最大开关比达到I_max/I_min=9.3×10⁴。此研究实现了快速响应、高开关比和低功耗的压电光电器件，得到了ZnO压电、光激发和半导体性质的三元耦合效应，有望在便携式电子产品、医疗科学领域得到应用。

该研究工作得到了国家自然科学基金(11204093, 11374110, 51371085, 11304106)和海外项目（MS2011HZKJ043）等项目的资助。

论文链接：http://dx.doi.org/10.1016/j.nanoen.2016.07.025

图（a）ZnO纳米线压电晶体管在拉伸应力作用下压电势分布示意图；（b）ZnO纳米线压电晶体管在压缩应力作用下压电势分布示意图;（c）压电逻辑单元示意图；（d）在7.5 V的偏压条件下，金颗粒修饰的ZnO应力门控晶体管对应于几种不同的周期性应力条件下的I_DS-T特征曲线；（e）分别在偏压2 V、5 V、7.5 V 和10 V条件下，源、漏级电流和对应不同应力的转移特性曲线。

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