金属-绝缘层-半导体结构在摩擦过程中载流子的隧穿机理及其在自驱动光探测器方面的研究

批准号:
61904134
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
24.0 万元
负责人:
张璐
依托单位:
学科分类:
F0407.微纳机电器件与控制系统
结题年份:
2022
批准年份:
2019
项目状态:
已结题
项目参与者:
--
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中文摘要
摩擦纳米发电机作为一种新型能源转换技术可以有效地将复杂环境中微弱的机械能转化为电能,为实现自供能系统提供了技术支撑。但是,受限于常规摩擦纳米发电机的交流信号和低电流密度等问题,摩擦纳米发电机在实际应用中很难进一步发展。对此,本项目拟以金属-绝缘层-半导体(MIS)结构中的量子隧穿效应为基础,通过研究界面处载流子在摩擦过程中的隧穿现象,实现具有高电流密度的直流输出信号。同时,利用微纳加工工艺对MIS隧穿单元的尺寸和结构进行调控,实现纳米发电机输出性能的进一步提升。此外,还将研究针对不同波段的光谱制备自驱动光探测器。本项目以“制备-表征-分析-建模-计算”为指导,系统地研究MIS结构在摩擦过程中载流子的隧穿机理,该研究的开展将为摩擦纳米发电机设计和制备提供新的思路,为推动摩擦纳米发电机进一步发展奠定基础。
英文摘要
As a novel energy conversion technique, triboelectric nanogenerator can effectively convert mechanical energy existing in hash environment into electricity, which provides the technical support for realization of self-powered systems. However, the alternating current and low current density hinder the further development of high performance triboelectric nanogenerator. Therefore, according to the carriers tunneling effect of metal-insulator-semiconductor (MIS), this project will focus on the carriers tunneling process caused by electrification and directly obtain direct current with high density. Meanwhile, micro-nano processing technology is subsequently used to fabricate controllable structures which will be employed to fabricate self-powered photodetectors. This project will be executed systematically to study the carriers tunneling effect of metal-insulator-semiconductor (MIS) under triboelectrification process in the guide of “fabrication-characterization-analysis-model-calculation”. This investigation will offer new idea for the design and fabrication of nanogenerator, and lay the solid foundation for the further development of triboelectric nanogenerator.
本项目拟以金属-绝缘层-半导体(MIS)结构中的量子隧穿效应为基础,通过研究界面处载流子在动态摩擦过程中的隧穿现象,实现具有高电流密度的直流输出信号。同时,利用微纳加工工艺对MIS隧穿单元的尺寸和结构进行优化,实现器件输出性能的进一步提升。此外,还将开展研究针对特定波长光谱探测的自供能光探测器。本项目以“制备-表征-分析-建模-计算”逻辑为指导,旨在(1)阐释动态MIS结构在准静态中隧穿电流与各影响因素的相互关系,明确载流子输运机制,建立物理模型,通过理论和实验形成完整研究体系;(2)以界面动态起电现象为依据,揭示MIS结构在动态运动过程中的载流子隧穿机理。以该机理为基础,从材料选取、结构设计等方面出发制备具有高输出电流密度的直流能量转换器;(3)基于入射光对半导体内部载流子的调控,以隧穿电流为反馈信号制备高灵敏的自驱动光探测器。通过隧穿电流的变化,实时观察入射光强的变化。该研究的开展将为能量转换器件设计和制备提供新的思路,为推动能量转换技术进一步发展奠定基础。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Glucose-assisted synthesis of hierarchical NiO-ZnO heterostructure with enhanced glycol gas sensing performance
葡萄糖辅助合成具有增强乙二醇气体传感性能的分级 NiO-ZnO 异质结构
DOI:10.1016/j.snb.2020.129167
发表时间:2021-01-17
期刊:SENSORS AND ACTUATORS B-CHEMICAL
影响因子:8.4
作者:Su, Chen;Zhang, Lu;Xu, Lin
通讯作者:Xu, Lin
Dynamical charge transfer model for high surface charge density triboelectric nanogenerators
高表面电荷密度摩擦纳米发电机的动态电荷转移模型
DOI:10.1016/j.nanoen.2020.104513
发表时间:2020-04-01
期刊:NANO ENERGY
影响因子:17.6
作者:Cui, Xin;Zhang, Yaming;Zhang, Yan
通讯作者:Zhang, Yan
DOI:10.1002/smll.202006687
发表时间:2021-01-27
期刊:SMALL
影响因子:13.3
作者:Li, Peipei;Wang, Dechao;Zheng, Yaping
通讯作者:Zheng, Yaping
A Carbon Nanosphere Nanofluid for Improving the Toughness and Thermal Properties of Epoxy Composites
用于提高环氧复合材料韧性和热性能的碳纳米球纳米流体
DOI:10.1088/1361-6528/ac764f
发表时间:2022-06
期刊:Nanotechnology
影响因子:3.5
作者:Peipei Li;Danyao Qu;Lu Zhang;Chen Su;Jie Ma;Qi Wang;Chao Liu;Yongkun Wang;Huanran Feng;Cong Li;Weiwei Wu
通讯作者:Weiwei Wu
DOI:10.1021/acs.nanolett.0c03543
发表时间:2020-11-11
期刊:NANO LETTERS
影响因子:10.8
作者:Shalabny, Awad;Buonocore, Francesco;Bashouti, Muhammad Y.
通讯作者:Bashouti, Muhammad Y.
基于OFDM子载波的大气湍流信道综合补偿关键技术研究
- 批准号:61605149
- 项目类别:青年科学基金项目
- 资助金额:19.0万元
- 批准年份:2016
- 负责人:张璐
- 依托单位:
国内基金
海外基金
