基于气体离子栅的ZnO纳米线新型场效应晶体管和紫外光检测器

发布时间：2021-01-02 22:16

　　纳米材料由于有着大的比表面积、高的表面活性能,在空气氛围下易于吸附气体分子。因此,纳米材料表界面的气体吸附状态对纳米材料的性能,诸如:催化、电学输运、光检测、气敏传感等,有着很大的影响。其中,固/气界面处吸附的气体离子是一种重要的表面态。例如,吸附在ZnO、TiO₂表面及其与金属形成的肖特基接触界面处的氧负离子,可以在紫外光照射和还原性气体气氛中发生脱附,是光检测和气敏传感的基础。同时,这些吸附的氧负离子参与纳米材料表界面的化学反应,是光催化、电催化的基础。当前,固/气界面处气体离子的研究主要集中在气体分子在材料表面的自发吸附过程,及其对材料性能的影响和调控。然而,对气体离子的吸附过程缺少有效的调控手段。这主要是由于现有的气体电离设备成本高、体积大,难以与微纳米器件实现原位结合。2017年,王中林教授课题组利用摩擦纳米发电机输出电压高的特性,实现了对气体的定量化电离,并将其作为电离源成功地应用于气相质谱仪中。我们小组也在2018年报道了摩擦纳米发电机在空气气氛下的电离放电特性。基于以上研究背景,我们在本论文中利用摩擦纳米发电机产生的空气电离,提出了气体离子栅调控技... 

【文章来源】：河南大学河南省

【文章页数】：79 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

MOS-FET的结构示意图

到小尺寸制造技术的限制；同时，还受到一些基本物理学原理如量子隧穿效应、电介质击穿等限制[17]。1.2.3 摩擦电子学场效应管2014 年以来，张弛等人利用摩擦纳米发电机的输出电压作为栅极电压调制半导体源漏极之间的电流，得到摩擦电子学场效应晶体管(CE-FET)，从而实现机械作用力直接调控场效应管的源漏极电流，这在人机信息交换领域有着潜在的应用价值[18, 19, 29, 30, 32]。

触界面处感应出相应的负电荷，在 Si 中形成一个耗尽区，耗尽区减小了半导体 Si 的导电沟道，此时的场效应管为耗尽型。上极板由金属和 Kapton 构成，当，Kapton 与下电极铝极板再外加机械力作用接触分离时，Kapton 中感应出相应的负电荷。同时，在负电荷的库伦作用下，半导体 Si 与 SiO2的接触界面处感应出相应的正电荷，在 Si 中形成一个增强区，半导体 Si 中载流子浓度增大，此时的场效应管为增强型。接触分离式摩擦纳米发电机的上下电极分离高度达到 80 μm 时，耗尽型型场效应管的源漏极电流从 13.4μA 降低至 1.9 μA；增强型场效应管的源漏极极电流从 2.4 μA 增大至 12.1 μA。相较于压电效应作为栅极驱动的场效应管，摩擦纳米发电机作为栅极驱动的场效应管对半导体的电学输运有着更强的调控性能。

【参考文献】：
期刊论文
[1]锂离子电池富锂材料中离子掺杂、表面包覆、表面氧空位修饰的作用机理及其联合机制[J]. 李敏,王艳丽,吴晓燕,段磊,张春明,何丹农.  化学进展. 2017(12)
[2]聚焦离子束致形变微纳加工研究进展[J]. 毛逸飞,吴文刚,徐军.  电子显微学报. 2016(04)
[3]大气压脉冲气体放电与等离子体应用[J]. 邵涛,章程,王瑞雪,严萍,任成燕.  高电压技术. 2016(03)
[4]高精度紫外探测器辐射定标系统[J]. 王锐,宋克非.  光学精密工程. 2009(03)



本文编号：2953745