西安交大科研人员在压电光电子学效应 调制光电器件性能方面取得重要进展

压电光电子学效应是利用压电半导体材料在受到外加应变时所产生的压电电势/压电电荷调控器件界面/结处的能带结构和光生载流子行为,进而对器件性能进行调制的一种新型效应。近年来,有关压电光电子学效应调制光电器件性能的研究工作只利用了某一极性(正性或负性)的压电电荷,而忽视了另一极性的压电电荷。关于两种压电电荷耦合效应的分析与讨论一直未见报道。

近日,西安交通大学微电子学院贺永宁教授课题组青年教师彭文博博士带领博士研究生李芳沛和潘子健,通过制备n-Si/n-ZnO/p-PEDOT:PSS三层异质结光电探测器件,首次实现了正性和负性压电电荷在同一光电器件中的应用,并从物理机制出发研究了压电光电子学效应对器件光响应性能调控的规律。研究表明,引入压电光电子学效应后,器件的光响应度最大提升30倍,灵敏度最大提升20倍。通过采用不同波长的入射光进行测试,不同异质结处正性和负性压电电荷对能带结构和光生载流子行为的调控作用得到了揭示。该项研究不仅实现了压电光电子学效应对n-Si/n-ZnO/p-PEDOT:PSS三层异质结光电探测器件光响应性能的调制,而且为压电光电子学效应,特别是正性和负性压电电荷的耦合效应在三层甚至多层器件中的应用提供了实验和理论基础。

上述研究成果已被纳米材料与能源领域顶级期刊Nano Energy(影响因子:12.343)接收并在线发表(Fangpei Li, Wenbo Peng*, Zijian Pan, Yongning He*,Optimization of Si/ZnO/PEDOT:PSS Tri-Layer Heterojunction Photodetector by Piezo-Phototronic Effect Using Both Positive and Negative Piezoelectric Charges, Nano Energy 48(2018) 27-34)。西安交通大学为唯一作者单位和通讯作者单位。该研究得到国家自然科学基金、中国博士后科学基金、陕西省博士后研究项目及中央高校基本科研业务费专项资金等的支持与资助。

文章链接:https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2018.03.025