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研究人员表明弯曲的半导体能发电

放大字体  缩小字体 发布日期:2018-05-15  浏览次数:73
核心提示:这很重要,因为半导体是一种常见的材料家族,通常用于晶体管(集成电路的心脏)和光伏打电池。新的研究结果表明,在理论上可以将其

 

这很重要,因为半导体是一种常见的材料家族,通常用于晶体管(集成电路的心脏)和光伏打电池。新的研究结果表明,在理论上可以将其作为压力传感器和电微发生器。
这项研究的作者是Jackeline Narvaez博士,博士生Fabian Vasquez-Sancho和ICREA研究教授Gustau Catalan。
广泛flexoelectricity
弹性电流是在材料变形过程中产生的任何不对称的结果。弯曲一种材料使原子在弯曲的内部更紧密,而在外侧则更大。这种原子的重新分布迫使电荷的再分配,这可以利用来在弯曲的内部和外部之间建立电流。
直到现在,人们都知道所有的电绝缘体都可以是弹性电。ICN2科学家令人惊讶的发现是,半导体也可以是弹性电,事实上,它们可以产生比绝缘体更多的电荷。这种新型弯曲感应电的关键成分在材料表面。
表面是设备。
《自然》杂志今天在网上发表了一篇文章,描述了最初绝缘材料的晶体在被掺杂成半导体后能产生1000倍的弯曲电流。原因是,尽管这些晶体的内部是由于掺杂而产生的,但表面仍然是绝缘的。这意味着表面不仅可以极化,而且还能从半导体内部获得额外的电荷。
由于半导体的机电响应主要是由表面而不是体积来决定的,所以作者称这种效应为“柔性电子”。从实际的角度来看,这是一种电流产生的电流,但不同于其起源的基本观点。
值得注意的是,测量表面的弹性响应是一个重要的科学里程碑。在以前所有的测量中,都是用绝缘体而不是半导体来进行的,表面信号总是与来自晶体内部的大量信号混合在一起。这是第一次单独测量表面的反应。
弹性半导体在宏观上也很有竞争力。
传统的弹性电(即绝缘体的弯曲电)在纳米尺度上是很重要的。然而,到目前为止,它在宏观上并不实用。相反,宏观上的主导效应是压电,在这种情况下,一些材料在压缩时产生电能,而不是弯曲。原因是,当材料的厚度(宏观尺度)比薄(纳米级)时要弯曲得多,这是直观的——想想弯曲一张1000页的书要比弯曲一张纸难多了。
然而,半导体的柔性电子响应具有一个重要的特性:它随材料厚度的增加而增加。因此,灵活性的丧失是由弹性电的增加来补偿的,这使得独立于设备厚度的竞争性输出。至关重要的是,这种柔性电子反应原理可以在任何半导体材料中存在,而压电材料只能在有限数量的材料中使用,最好的材料是含铅的,因此是有毒的。
这两位作者深信他们的发现有潜在的用处,他们已经申请了专利,目前正在寻找工业合作伙伴来开发半导体柔性电力的技术应用。


 
 
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