近日，中科院王中林院士和西安电子科技大学秦勇教授带队研究人员通过Zn(CHCOO与THAM合成ZnO双纳米片，通过射频磁控溅射在SiO2/Si沉积了Cr/Au(5nm/60nm)层，然后在其上负载ZnO双纳米片，从而得到ZnO双纳米片压电晶体管。此器件的压电灵敏度可高达1448.08~1677.53meV/MPa，比先前报道的最高纳米线基压电晶体管高50倍左右，此外在紫外光辐射下，该器件的光电响应率可达1.45×104A·W-1。
图一 ZnO双纳米片的表征及性能测试
(a-b)ZnO双纳米片的SEM图像：(a)顶视图，(b)侧视图，图中的尺度大小为1mm；
(c)不同射频频率下，ZnO单纳米片与双纳米片压电系数图；
(d)TNPT的结构示意图；
(e)TNPT的能带图；
(f)不同的压力下，TNPT的电压vs.电流关系图；
(g)反向偏置时，TNPT的电压-电流关系图；
(h)计算肖特基势垒变化量随压力变化的关系曲线图。
图二TNPT的压电性能测试
(a)偏置电压为-1.5时，电流随压力的变化图示；
(b)电流对数值vs.外加压力的实验值与拟合曲线；
(c)压电电流vs.间隔外加压力关系曲线，器件表现出非凡的灵敏度和施加压力与电导之间的调制关系；
(d)在145s-165s时间段内，电流与负载压力的相应变化图。
图三 TNPT的三维有限元模拟计算
(a)有限元模拟为0.001压缩应变下，传统纳米线/棒基压电晶体管示意图；
(b)不同的外加应力下，传统纳米线/棒基压电晶体管电流压vs.与电压流曲线，插图为施加外力前后，器件的能带变化示意图；
(c)有限元模拟为0.001压缩应变下，TNPT结构示意图；
(d)不同的负载压力下，TNPT电流vs.电压曲线图，插图为施加外力前后，ZnO双纳米片压电晶体管的能带变化示意图。
图四不同的外加应力下，TNPT的光响应性能测试
(a)恒定光照条件下，不同的压力对应的源-漏伏安特性；
(b-c)TNPT的光敏性和光响应性与施加压力间的函数关系曲线；
(d)紫外辐照下，TNPT的能带图谱，以及TNPT增强模式的工作机理，ΦB代表肖特基势垒。
研究人员通过成功制备ZnO双纳米片材料，然后将其负载在蒸镀有Cr/Au层的SiO2/Si基片上，由于ZnO纳米片独特的镜面对称结构及优异的压电性能，能够有效地降低肖特基势垒，直接将机械刺激转化为电学信号。测试结果显示，此ZnO双纳米片压电晶体管的压电灵敏度可高达1448.08~1677.53meV/MPa，其性能远远优于目前所报道的纳米线/棒基压电晶体管，其在诸多领域都有很好的发展光景。
资料来源：材料牛
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