1 西安交通大学 电子与信息学部微电子学院, 西安市微纳电子与系统集成重点实验室, 陕西 西安 710049
2 西安微电子技术研究所, 陕西 西安 710075
该文基于FDTD数值仿真法研究了电导率对ZnO体声波谐振器谐振频率的影响规律, 为体声波声放大器、可调滤波器及探测器的优化设计提供指导。电导率的影响通过连续性方程引入, 为了提高仿真精度, 连续性方程采用四阶Adams-Bashforth差分格式。仿真结果表明, 电导率在1~30 mS/m时, 对谐振器谐振频率具有显著的调制效果。
体声波谐振器 压电半导体 电导率调制 数值仿真 bulk acoustic wave resonator piezoelectric semiconductor conductivity modulation numerical simulation ZnO ZnO
郑州大学 力学与安全工程学院, 郑州 450001
利用有限元分析方法, 研究了p型GaN压电半导体杆在简谐力作用下的拉伸振动问题, 得到了位移、电势和空穴浓度非线性动态响应的数值解, 并分析了简谐力对p型GaN压电半导体杆力电耦合性能的调控作用。研究结果表明, 简谐力显著地影响压电半导体杆内力电场的分布情况: 由于电流密度中的电非线性项, 电场和空穴浓度的分布失去对称性或反对称性; 力电场在简谐力驱动下表现为周期性变化, 但空穴浓度的动态响应表现为明显的非对称波动。
压电半导体杆 非线性 动态拉伸 多场耦合 piezoelectric semiconductor rod nonlinearity dynamic stretching multi-field coupling
1 1.广西大学 化学化工学院, 南宁 530004
2 2.广西大学 物理科学与工程技术学院 纳米能源研究中心, 南宁 530004
3 3.中国科学院 北京纳米能源与系统研究所, 北京 101400
4 4.中国科学院大学 纳米科学与技术学院, 北京 100049
随着纳米医学的发展, 利用纳米材料在外源超声波的刺激下催化产生过量的活性氧物种(Reactive Oxygen Species, ROS)以治疗疾病的方法, 被称为声动力疗法(Sonodynamic Therapy, SDT), 已引起人们的广泛关注。目前, 开发可用于SDT的高效声敏剂用于提高ROS产率, 仍然是当前研究和未来临床转化的最大挑战之一。近年来, 得益于压电电子学和压电光电子学的兴起, 基于压电半导体纳米材料的新型声敏剂在SDT中崭露头角, 显示出良好的应用前景。本文从压电半导体的结构出发, 介绍了压电半导体纳米材料应用于SDT的机理研究, 以及利用压电半导体纳米材料作为声敏剂在声动力学癌症治疗及相关抗菌性能方面所取得的研究进展。最后, 本文对该领域存在的问题以及未来的发展趋势进行了展望。
压电半导体 压电效应 压电光电子学 声动力疗法 癌症 综述 piezoelectric semiconductor piezoelectric effect piezophototronics sonodynamic therapy cancer review
1 河南省计量科学研究院, 郑州 450018
2 郑州大学 力学与安全工程学院, 郑州 450001
文章基于挠曲电和应变梯度效应的共同影响, 建立了静拉伸下一维压电半导体力电耦合计算模型, 数值分析了挠曲电和应变梯度效应对位移、电势、电位移、载流子分布等物理场的影响。结果表明: 两种效应对机械位移场没有影响, 但对各电相关物理场的分布影响显著; 挠曲电效应对压电结构本身的压电性能有抑制作用, 而应变梯度效应却增强了其压电特性。本研究为压电类微纳结构的机电特性分析提供了理论指导。
压电半导体纳米纤维 挠曲电效应 应变梯度效应 力电性能 计算模型 piezoelectric semiconductor nanofibers flexoelectric effect strain gradient effect electro-mechanical properties computational model
郑州大学 力学与安全工程学院, 郑州 450001
采用微分算子法,理论研究了一维热压电半导体梁在横向力作用下的静态弯曲问题,得到了位移、电势、载流子、温度以及剪力、弯矩、电位移和电流密度等物理场的解析解,并分析了温度对n型ZnO压电半导体悬臂梁力电热耦合性能的调控作用。研究结果表明: 温度能显著影响压电半导体梁的力电场分布,造成电势、载流子、电场和电位移在高温区域发生显著变化,而对于位移、剪力和弯矩影响较小。该温度调控效果主要是由热释电效应产生的极化电荷引起的。
压电半导体梁 静态弯曲 温度 微分算子法 多场耦合 piezoelectric semiconductor beam static bending temperature differential operator method multi-field coupling
1 河南省计量科学研究院, 郑州 450018
2 郑州大学 力学与安全工程学院, 郑州 450001
热感应产生的极化电势可以改变压电半导体结构内的力电物理量, 这在人工智能、微机电系统(MEMS)中极具应用价值。文章针对温度梯度作用下的氮化镓(GaN)压电pn结, 采用二维压电半导体多场耦合方程和精确的热电物理边界条件, 数值分析了温度梯度改变对GaN热压电pn结内极化强度、电势、电场、载流子分布及电流等物理场的影响。结果表明: 由于温度梯度场和极化电荷之间存在耦合, 热压电pn结电学性能对温度梯度高度敏感, 由温度改变产生的热感应极化电荷可以有效调节该结构的开启电压和载流子传输特性, 这为操控与温度相关的智能异质结器件电流传输提供了新的方法和理论指导。
温度梯度 热压电pn结 压电半导体 电性能 多场耦合模拟 temperature gradient thermal-piezoelectric pn junction piezoelectric semiconductor electrical properties multi-field coupling simulation
郑州大学 力学与安全工程学院, 郑州 450001
采用有限元分析方法, 研究了一种n型压电半导体纳米线(氧化锌)的电热耦合性能, 分析了外部温度对氧化锌纳米线内部机械场、电场及电流场分布的影响, 并讨论了本构方程线性化对电学参数的影响。研究结果表明, 温度对氧化锌纳米线的电场、载流子浓度和电流密度影响很大, 采用线性本构和非线性本构求得的电场、电子浓度和电流密度最大相差分别为24%, 32%和68%, 基于非线性本构分析压电半导体的电学性能会引起很大误差。该研究结果可为压电半导体器件利用温度调控电场、电流提供理论依据。
压电半导体 有限元法 热电耦合 温度 材料非线性 piezoelectric semiconductor finite element method thermoelectric coupling characterization temperature material nonlinearity
郑州大学 力学与安全工程学院, 郑州 450001
极化处理是压电半导体材料制备及构件设计中的关键工艺, 直接影响着其压电性能。根据夹层极化的方法, 研制出一种多样性极化实验装置, 解决了压电半导体的极化问题, 并对极化后的GaN材料性能进行了系统研究。实验结果表明: (1)极化使GaN材料具备了压电性能, 改变了其力电性能参数; (2)极化显著提高了压电半导体的导电能力, 改变了其弯曲强度。
压电半导体 极化装置 压电性能 力电性能 piezoelectric semiconductor GaN GaN polarization device piezoelectric property electrical and mechanical properties
