有機光電子學的案例
基于第三代半導體材料的壓電電子學和壓電光電子學
【引言】
以氮化鎵，碳化硅和氧化鋅等為代表的第三代半導體材料已經在消費電子，5G通訊，電動汽車，光電通信等諸多新興領域得到廣泛應用。這些寬禁帶材料同時也具有非中心對稱的晶體結構，因而表現(xiàn)出顯著的壓電特性。然而這些材料中壓電極化電荷和半導體特性的耦合過程長期以來被忽略。
針對壓電半導體中極化電荷和半導體特性耦合過程的研究和應用，佐治亞理工學院及中國科學院北京納米能源與系統(tǒng)研究所的王中林院士分別于2007年和2010年首次提出壓電電子學和壓電光電子學的基本概念和原理，并建立了壓電電子學和壓電光電子學這兩大新興學科。在壓電電子學效應中，壓電半導體材料受機械作用產生的極化電荷對金屬-半導體肖特基結或p-n結界面處的載流子傳輸過程進行有效調制，實現(xiàn)了將外部機械信號轉變?yōu)閴弘?em>電子學器件（例如晶體管，邏輯電路等）中的門控信號。在壓電光電子電子學效應中，壓電半導體材料受機械作用產生的極化電荷對光生載流子的產生，復合，分離以及輸運的過程進行有效調制，實現(xiàn)了將外部機械信號轉變?yōu)閴弘?em>光電子學器件（例如光電探測器，發(fā)光二極管等）中的門控信號。
壓電電子學和壓電光電子學不僅提供了豐富的基礎研究機會，并在人機交互、微納機電器件、傳感和自驅動系統(tǒng)，人工智能等領域也具有廣闊的應用前景，由此激發(fā)了科研人員在這個領域的研究興趣。近年來對于壓電電子學和壓電光電子學的基礎及應用研究取得了快速地發(fā)展。多種功能材料中的壓電電子學和壓電光電子學的基本效應得到了系統(tǒng)深入地研究，相關的理論體系得以建立，諸多壓電電子學和壓電光電子學器件也被設計研發(fā)。為增進研究者們對壓電電子學與壓電光電子學的理解以推進其實際應用，王中林院士組織領域內研究者在2018年12月的美國材料學會會刊（MRS Bulletin）上撰寫了主題為“壓電電子學和壓電光電子學”的?？?。
展開 Ansys | 什么是光電子學？
光電子學正在使內窺鏡變得更小，這意味著隨著光電技術的不斷微型化，該技術的侵入性也越來越低。
除了傳統(tǒng)內窺鏡技術外，光電子學還有助于開發(fā)更先進的新方法?；颊呖梢酝萄实乃幫钄z像頭就是一個良好例證。藥丸攝像頭會在穿過胃腸系統(tǒng)時拍照，這個過程比傳統(tǒng)的內窺鏡檢查更舒適。
消費類電子
光電子學在許多消費類電子產品中都有應用。幾乎所有集成了照明和顯示器的現(xiàn)代設備，都是通過光電子技術來實現(xiàn)發(fā)光的。例如：
LED：LED廣泛應用于日常照明產品；作為消費品的照明源，提高美感；用于LED和有機發(fā)光二極管（OLED）電視、智能手機、筆記本電腦和計算機監(jiān)控器，以提供高畫質和低能耗。
圖像傳感器（CCD、CMOS傳感器）：這些傳感器被用于許多成像和視頻消費品，例如數(shù)碼相機和網絡攝像頭。
其他傳感器：消費類電子產品中，還使用了各種其他光電傳感器。比如：遙控器的紅外傳感器，AR/VR頭顯設備的深度傳感器，以及用于智能家居自動化的光學運動傳感器。
激光二極管：這些器件被應用于通信技術、光學存儲技術和條碼掃描器。
光耦合器（光隔離器）：這些光學互連器件利用光信號在集成電路之間傳輸電子信號，同時保持各集成電路之間在電氣上的相互隔離。它們被廣泛應用于電源、電機、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和通信接口。
太陽能電池
太陽能電池本身是一種光電器件，但它的應用領域非常廣泛，尤其是在當今時代，許多太陽能電池板正在被安裝并添加到電網中，以實現(xiàn)能源去碳化。太陽能電池板可以安裝在住宅和企業(yè)中，也可以作為太陽能電池板陣列安裝在大型公用事業(yè)級電站中。
太陽能電池的種類繁多，從傳統(tǒng)硅太陽能電池到石墨烯增強太陽能電池、鈣鈦礦太陽能電池、有機太陽能電池，柔性透明太陽能電池以及染料敏化太陽能電池（DSSC），不一而足。
展開 ：異型和同型異質結光電二極管中的壓電光電子學效應
【引言】
近年來，壓電光電子學效應廣泛被用于各類半導體光電器件的性能調制，包括：太陽能電池、發(fā)光二極管、光電二極管和光探測器等。然而，關于壓電光電子學效應在不同器件結構和材料體系的半導體光電器件中的調制作用機制研究還鮮見報道。更重要的是，壓電光電子學效應不僅會產生使器件性能增強的作用，還可能會產生使器件性能削弱的作用，極大地限制了壓電光電子學效應能夠達到的器件性能增強的最大幅度。
【成果簡介】
近日，在西安交通大學電子與信息工程學院微電子學院賀永寧教授和彭文博博士講師的指導下，潘子健和李芳沛等研究成員以異型和同型異質結光電二極管為研究對象，通過對比壓電光電子學效應在兩種異質結光電二極管器件中的性能調制作用，系統(tǒng)地研究了不同器件結構對壓電光電子學效應的影響。研究結果表明，壓電光電子學效應能使p-n異型異質結光電二極管器件的性能增強約150%，而僅能使n-n同型異質結光電二極管器件的性能增強約55%。通過系統(tǒng)地分析壓電電荷對兩種器件能帶結構的調制作用，發(fā)現(xiàn)：壓電光電子學效應在p-n異型異質結光電二極管器件中引入了兩種增強器件性能的正效應，而其在n-n同型異質結光電二極管器件中不僅引入了一種增強器件性能的正效應，還引入了兩種削弱器件性能的負效應，因此壓電光電子學效應對前者的性能增強作用更顯著。此外，有限元仿真結果表明壓電光電子學效應對p-p同型異質結光電二極管器件性能的調制作用與其對n-n同型異質結光電二極管器件性能的調制作用類似。
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