中文介紹版-盤點【Nat.Commun.】2019年以來摩擦電相關研究

Nanoscale triboelectrification gated transistor. Pub Date : 2020-02-26 , DOI: 10.1038/s41467-020-14909-6

通過結合接觸模式的原子力顯微鏡（C-AFM, contact-mode atom force microscope）和掃描開爾文探針顯微鏡（SKPM, scanning kelvin probe microscope）研製了納米尺度摩擦起電調控的電晶體（NTT, nanoscale triboelectrification gated transistor）。該器件是通過直徑為20 nm的AFM探針與頂柵介電層（SiO2）在5 μm×5 μm的溝道區域內進行摩擦起電產生靜電勢，進而對半導體中的載流子輸運進行調控。其中由納米尺度摩擦起電產生的電勢差會隨著AFM探針掃描次數的增加而增加，並且在掃描兩次後達到-1.5 V的飽和值，相應的源漏電流也會從138 μA增加至280 μA。同時，電勢差以及源漏電流也會分別隨著接觸力的增加和掃描速度的減小而達到飽和值。此外，在掃描區域變化以及電荷耗散存在的情況下，NTT的調控特性也得到了驗證。進一步的通過外加探針電壓的方式，納米尺度摩擦起電產生的電勢差可以在-5 V到2 V之間變化，進而可以作為可複寫的浮柵，實現了源漏電流在125 μA到443 μA之間的任意調控。該研究首次在實驗上實現了納米尺度下對電子器件的摩擦電調控，證明了微納尺度下摩擦電子學器件的可行性，有助於深入理解摩擦電子學的理論機制，並有望用於納米電子器件、微納電子電路，微納機電系統等領域。