《壓電電子學(xué)與壓電光電子學(xué)》壓電電子學(xué)和壓電光電子學(xué)的基本概念和原理由王中林教授研究組分別于2007年和2010年首次提出。在人機(jī)界面、主動(dòng)式傳感器、主動(dòng)式柔性電子學(xué)、微型機(jī)器人、智能電子簽名、智能微納機(jī)電系統(tǒng)以及能源技術(shù)等領(lǐng)域中，壓電電子學(xué)和壓電光電子學(xué)具有廣闊的應(yīng)用前景。本書介紹壓電電子學(xué)和壓電光電子學(xué)的物理原理、基本理論以及基本器件單元的設(shè)計(jì)、制造、測(cè)試和應(yīng)用；共分11章，包括壓電電子學(xué)和壓電光電子學(xué)導(dǎo)論、纖鋅礦結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體材料中的壓電勢(shì)、壓電電子學(xué)基本理論、壓電電子學(xué)晶體管、壓電電子學(xué)邏輯電路及運(yùn)算操作、壓電電子學(xué)機(jī)電存儲(chǔ)器、壓電光電子學(xué)理論、壓電光電子學(xué)效應(yīng)在光電池中的應(yīng)用、壓電光電子學(xué)效應(yīng)在光電探測(cè)器中的應(yīng)用、壓電光電子學(xué)效應(yīng)對(duì)發(fā)光二極管的影響、壓電光電子學(xué)效應(yīng)在電化學(xué)過程和能源存儲(chǔ)中的應(yīng)用等內(nèi)容�！秹弘婋娮訉W(xué)與壓電光電子學(xué)》是一部系統(tǒng)性強(qiáng)、深入淺出、圖文并茂的專業(yè)著作，可供相關(guān)領(lǐng)域的科研工作者參考使用，同時(shí)也可以用作高年級(jí)本科生和研究生專業(yè)課程的教科書。
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王中林，美國(guó)佐治亞理工學(xué)院終身校董事講席教授、Hightower終身講席教授，中國(guó)科學(xué)院北京納米能源與系統(tǒng)研究所（籌）首席科學(xué)家：中國(guó)科學(xué)院外籍院士，歐洲科學(xué)院院士：美國(guó)物理學(xué)會(huì)會(huì)士（fellow），美國(guó)科學(xué)促進(jìn)會(huì)（AAAS）會(huì)士，美國(guó)材料研究學(xué)會(huì)會(huì)士，美國(guó)顯微鏡學(xué)會(huì)會(huì)士。榮獲美國(guó)顯微鏡學(xué)會(huì)1999年巴頓獎(jiǎng)?wù)拢糁蝸喞砉W(xué)院2000年、2005年杰出研究獎(jiǎng)，2001年S.T.Li獎(jiǎng)（美國(guó)），2009年美國(guó)陶瓷學(xué)會(huì)Purdy獎(jiǎng)，2011年美國(guó)材料研究學(xué)會(huì)獎(jiǎng)?wù)拢∕RS Medal），2012年美國(guó)陶瓷學(xué)會(huì)愛德華·奧爾頓獎(jiǎng)。他發(fā)明了納米發(fā)電機(jī)并發(fā)展出其技術(shù)路線圖。他關(guān)于自驅(qū)動(dòng)納米系統(tǒng)的研究激發(fā)了世界學(xué)術(shù)界和工業(yè)界對(duì)于微納系統(tǒng)電源問題的廣泛研究，這已成為能源研究與未來傳感器網(wǎng)絡(luò)研究中的特色學(xué)科。通過在新型的電子器件和光電子器件中引入壓電勢(shì)控制的電荷傳輸過程，他開創(chuàng)了壓電電子學(xué)和壓電光電子學(xué)學(xué)科并引領(lǐng)其發(fā)展，這在智能微機(jī)電系統(tǒng)或納機(jī)電系統(tǒng)、納米機(jī)器人、人與電子器件的交互界面以及傳感器等方面具有重要的應(yīng)用。其著作已被引用超過52000次，論文被引用的h因子（h—index）是110。
目 錄
《納米科學(xué)與技術(shù)》叢書序
前言
第1章 壓電電子學(xué)和壓電光電子學(xué)導(dǎo)論 1
1.1 以多樣性和多功能性超越摩爾定律 1
1.2 人機(jī)交互界面 2
1.3 壓電電子學(xué)和壓電光電子學(xué)的物理基礎(chǔ)：壓電勢(shì) 3
1.4 壓電電子學(xué)領(lǐng)域的創(chuàng)立 6
1.5 壓電電子學(xué)效應(yīng) 6
1.5.1 壓電電子學(xué)效應(yīng)對(duì)金屬半導(dǎo)體接觸的作用 7
1.5.2 壓電電子學(xué)效應(yīng)對(duì)p-n結(jié)的作用 10
1.6 壓電光電子學(xué)效應(yīng) 11
1.7 適用于壓電電子學(xué)研究的一維纖鋅礦納米結(jié)構(gòu) 12
1.8 展望 14
參考文獻(xiàn) 16
第2章 纖鋅礦結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體材料中的壓電勢(shì) 19
2.1 支配方程 19
2.2 前三階微擾理論 20
2.3 垂直納米線的解析解 22
2.4 橫向彎曲納米線的壓電勢(shì) 24
2.5 橫向彎曲納米線的壓電電勢(shì)測(cè)量 26
2.6 軸向應(yīng)變納米線內(nèi)的壓電勢(shì) 27
2.7 摻雜半導(dǎo)體納米線中的平衡電勢(shì) 30
2.7.1 理論框架 30
2.7.2 考慮摻雜情況時(shí)壓電勢(shì)的計(jì)算 32
2.7.3 摻雜濃度的影響 36
2.7.4 載流子類型的影響 40
2.8 壓電勢(shì)對(duì)局域接觸犄性的影響 40
2.8.1 理論分析 41
2.8.2 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 43
2.9 電流傳輸?shù)牡锥藗鬏斈Ｐ?45
參考文獻(xiàn) 46
第3章 壓電電子學(xué)基本理論 48
3.1 壓電電子學(xué)晶體管與傳統(tǒng)場(chǎng)效應(yīng)晶體管的比較 48
3.2 壓電勢(shì)對(duì)金屬一半導(dǎo)體接觸的影響 50
3.3 壓電勢(shì)對(duì)p-n結(jié)的影響 51
3.4 壓電電子學(xué)效應(yīng)的理論框架 53
3.5 一維簡(jiǎn)化模型的解析解 54
3.5.1 壓電p-n結(jié) 55
3.5.2 金屬半導(dǎo)體接觸 57
3.5.3 金屬纖鋅礦結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體接觸 59
3.6 壓電電子學(xué)器件的數(shù)值模擬 60
3.6.1 壓電p-n結(jié) 60
3.6.2 壓電晶體管 63
3.7 總結(jié) 66
參考文獻(xiàn) 66
第4章 壓電電子學(xué)晶體管 68
4.1 壓電電子學(xué)應(yīng)變傳感器 68
4.1.1 傳感器的制備和測(cè)量 68
4.1.2 壓電納米線內(nèi)應(yīng)變的計(jì)算 70
4.1.3 傳感器的機(jī)電特性表征 70
4.1.4 應(yīng)用熱電子發(fā)射擴(kuò)散理論的數(shù)據(jù)分析 72
4.1.5 壓阻和壓電效應(yīng)效果的區(qū)分 73
4.1.6 壓電電子學(xué)效應(yīng)引起的應(yīng)變系數(shù)劇增 74
4.2 壓電二極管 75
4.2.1 壓電電子學(xué)效應(yīng)引起的歐姆接觸到肖特基接觸的轉(zhuǎn)變 76
4.2.2 肖特基勢(shì)壘變化的定量分析 78
4.2.3 壓電屯子學(xué)二極管工作機(jī)制 80
4.2.4 壓電電子學(xué)機(jī)電開關(guān) 81
4.3 基于垂直納米線的壓電晶體管 82
4.3.1 反向偏置接觸 82
4.3.2 正向偏置接觸 84
4.3.3 兩端口壓電電子學(xué)晶體管器件 85
4.4 總結(jié) 87
參考文獻(xiàn) 87
第5章 壓電電子學(xué)邏輯電路及運(yùn)算操作 89
5.1 應(yīng)變門控晶體管 89
5.1.1 器件制備 89
5.1.2 基本原理 92
5.2 應(yīng)變門控反相器 93
5.3 壓電電子學(xué)邏輯運(yùn)算 96
5.3.1 與非門和或非門( NAND和NOR) 96
5.3.2 異或門(XOR) 98
5.4 總結(jié) 100
參考文獻(xiàn) 100
第6章 壓電電子學(xué)機(jī)電存儲(chǔ)器 103
6.1 器件制備 103
6.2 機(jī)電存儲(chǔ)器原理 105
6.3 溫度對(duì)存儲(chǔ)器性能的影響 108
6.4 機(jī)電存儲(chǔ)器中的壓電電子學(xué)效應(yīng) 111
6.5 可復(fù)寫的機(jī)電存儲(chǔ)器 114
6.6 總結(jié) 116
參考文獻(xiàn) 116
第7章 壓電光電子學(xué)理論119
7.1 壓電光電子學(xué)效應(yīng)的理論框架 119
7.2 壓電光電子學(xué)效應(yīng)對(duì)發(fā)光二極管的影響 120
7.2.1 壓電發(fā)光二極管簡(jiǎn)化模型的解析解 121
7.2.2 壓電p-n結(jié)發(fā)光二極管器件的數(shù)值模擬 123
7.3 壓電光電子學(xué)效應(yīng)對(duì)光電傳感器的影響 125
7.3.1 正偏肖特基接觸的電流密度 126
7.3.2 反偏肖特基接觸的電流密度 126
7.3.3 光激發(fā)模型 126
7.3.4 壓電電荷和壓電勢(shì)方程 127
7.3.5 壓電光電子學(xué)敗應(yīng)對(duì)雙肖特基接觸結(jié)構(gòu)的影響 128
7.3.6 金屬半導(dǎo)體金屬光電探測(cè)器的數(shù)值模擬 129
7.4 壓電光電子學(xué)效應(yīng)對(duì)太陽(yáng)能電池的影響 131
7.4.1 基本方程 132
7.4.2 基于p-n結(jié)的壓電太陽(yáng)能電池 133
7.4.3 金屬半導(dǎo)體肖特基接觸型太陽(yáng)能電池 138
7.5 總結(jié) 139
參考文獻(xiàn) 140
第8章 壓電光電子學(xué)效應(yīng)在光電池中的應(yīng)用 142
8.1 金屬半導(dǎo)體接觸光電池 142
8.1.1 實(shí)驗(yàn)方法 142
8.1.2 基本原理 143
8.1.3 光電池輸出的優(yōu)化 145
8.1.4 理論模型 147
8.2 p-n異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池 149
8.2.1 壓電勢(shì)對(duì)太陽(yáng)能電池輸出的影響 150
8.2.2 壓電電子學(xué)模型 153
8.3 增強(qiáng)型硫化亞銅(Cu-l S)/硫化鎘(CdS)同軸納米線太陽(yáng)能電池 154
8.3.1 光伏器件設(shè)計(jì) 155
8.3.2 壓電光電子學(xué)效應(yīng)對(duì)輸出的影響 158
8.3.3 理論模型 160
8.4 異質(zhì)結(jié)核殼納米線的太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換效率 162
8.5 總結(jié) 165
參考文獻(xiàn) 166
第9章 壓電光電子學(xué)效應(yīng)在光電探測(cè)器中的應(yīng)用 168
9.1 測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì) 168
9.2 紫外光傳感器的表征 169
9.3 壓電光電子學(xué)效應(yīng)對(duì)紫外光靈敏度的影響 171
9.3.1 實(shí)驗(yàn)結(jié)果 171
9.3.2 物理模型 173
9.4 壓電光電子學(xué)效應(yīng)對(duì)可見光探測(cè)器靈敏度的影響 177
9.4.1 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及與計(jì)算結(jié)果的比較 177
9.4.2 壓阻效應(yīng)的影響 179
9.4.3 串聯(lián)電阻的影響 179
9.5 壓電光電子學(xué)光電探測(cè)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn) 180
9.6 總結(jié) 180
參考文獻(xiàn) 181
第10章 壓電光電子學(xué)效應(yīng)對(duì)發(fā)光二極管的影響 182
10.1 發(fā)光二極管的制備和測(cè)量方法 182
10.2 發(fā)光二極管的表征 184
10.3 壓電效應(yīng)對(duì)發(fā)光二極管效率的影響 185
10.4 壓電極化方向的效應(yīng) 187
10.5 注入電流與施加應(yīng)變之間的關(guān)系 188
10.6 發(fā)光光譜和激發(fā)過程 188
10.6.1 異質(zhì)結(jié)能帶圖 188
10.6.2 受應(yīng)變發(fā)光二極管的發(fā)光光譜 189
10.7 壓電光電子學(xué)效應(yīng)對(duì)發(fā)光二極管的影響 190
10.7.1 基本物理過程 190
10.7.2 應(yīng)變對(duì)異質(zhì)結(jié)能帶的影響 192
10.8 應(yīng)變對(duì)光偏振的影響 195
10.9 p型氮化鎵薄膜的電致發(fā)光特性 198
10.9.1 壓電光電子學(xué)效應(yīng)對(duì)發(fā)光二極管的影響 199
10.9.2 理論模型 201
10.9.3 發(fā)光特性分析 202
10. 10 總結(jié) 205
參考文獻(xiàn) 206
第11章 壓電光電子學(xué)效應(yīng)在光電化學(xué)過程和能源存儲(chǔ)中的應(yīng)用 208
11.1 光電化學(xué)過程的基本原理 208
11.2 壓電勢(shì)對(duì)光電化學(xué)過程的影響 209
11.3 光電化學(xué)太陽(yáng)能電池 210
11.3.1 電池設(shè)計(jì) 210
11.3.2 壓電光電子學(xué)效應(yīng)對(duì)光電化學(xué)過程的影響 211
11.4 壓電勢(shì)對(duì)機(jī)械能到電化學(xué)能量轉(zhuǎn)化過程的影響 212
11.4.1 自充電功率源器件的工作原理 212
11.4.2 自充電功率源器件的設(shè)計(jì) 215
11.4.3 自充電功率源器件的性能 217
11.5 總結(jié) 219
參考文獻(xiàn) 220
附錄 221
附錄1 王中林小組2006--2012年間發(fā)表的有關(guān)納米發(fā)電機(jī)、壓電電子學(xué)和壓電光電子學(xué)方面的文章 221
附錄2 縮寫詞 230
索引 233
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