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第1章 压电电子学和压电光电子学导论 1

1.1以多样性和多功能性超越摩尔定律 1

1.2入机交互界面 2

1.3压电电子学和压电光电子学的物理基础：压电势 3

1.4压电电子学领域的创立 6

1.5压电电子学效应 6

1.5.1压电电子学效应对金属-半导体接触的作用 7

1.5.2压电电子学效应对p-n结的作用 10

1.6压电光电子学效应 11

1.7适用于压电电子学研究的一维纤锌矿纳米结构 12

1.8展望 14

参考文献 16

第2章 纤锌矿结构半导体材料中的压电势 19

2.1支配方程 19

2.2前三阶微扰理论 20

2.3垂直纳米线的解析解 22

2.4横向弯曲纳米线的压电势 24

2.5横向弯曲纳米线的压电电势测量 26

2.6轴向应变纳米线内的压电势 27

2.7掺杂半导体纳米线中的平衡电势 30

2.7.1理论框架 30

2.7.2考虑掺杂情况时压电势的计算 32

2.7.3掺杂浓度的影响 36

2.7.4载流子类型的影响 40

2.8压电势对局域接触特性的影响 40

2.8.1理论分析 41

2.8.2实验验证 43

2.9电流传输的底端传输模型 45

参考文献 46

第3章 压电电子学基本理论 48

3.1压电电子学晶体管与传统场效应晶体管的比较 48

3.2压电势对金属-半导体接触的影响 50

3.3压电势对p-n结的影响 51

3.4压电电子学效应的理论框架 53

3.5一维简化模型的解析解 54

3.5.1压电p-n结 55

3.5.2金属-半导体接触 57

3.5.3金属-纤锌矿结构半导体接触 59

3.6压电电子学器件的数值模拟 60

3.6.1压电p-n结 60

3.6.2压电晶体管 63

3.7总结 66

参考文献 66

第4章 压电电子学晶体管 68

4.1压电电子学应变传感器 68

4.1.1传感器的制备和测量 68

4.1.2压电纳米线内应变的计算 70

4.1.3传感器的机电特性表征 70

4.1.4应用热电子发射-扩散理论的数据分析 72

4.1.5压阻和压电效应效果的区分 73

4.1.6压电电子学效应引起的应变系数剧增 74

4.2压电二极管 75

4.2.1压电电子学效应引起的欧姆接触到肖特基接触的转变 76

4.2.2肖特基势垒变化的定量分析 78

4.2.3压电电子学二极管工作机制 80

4.2.4压电电子学机电开关 81

4.3基于垂直纳米线的压电晶体管 82

4.3.1反向偏置接触 82

4.3.2正向偏置接触 84

4.3.3两端口压电电子学晶体管器件 85

4.4总结 87

参考文献 87

第5章 压电电子学逻辑电路及运算操作 89

5.1应变门控晶体管 89

5.1.1器件制备 89

5.1.2基本原理 92

5.2应变门控反相器 93

5.3压电电子学逻辑运算 96

5.3.1与非门和或非门（NAND和NOR） 96

5.3.2异或门（XOR） 98

5.4总结 100

参考文献 100

第6章 压电电子学机电存储器 103

6.1器件制备 103

6.2机电存储器原理 105

6.3温度对存储器性能的影响 108

6.4机电存储器中的压电电子学效应 111

6.5可复写的机电存储器 114

6.6总结 116

参考文献 116

第7章 压电光电子学理论 119

7.1压电光电子学效应的理论框架 119

7.2压电光电子学效应对发光二极管的影响 120

7.2.1压电发光二极管简化模型的解析解 121

7.2.2压电p-n结发光二极管器件的数值模拟 123

7.3压电光电子学效应对光电传感器的影响 125

7.3.1正偏肖特基接触的电流密度 126

7.3.2反偏肖特基接触的电流密度 126

7.3.3光激发模型 126

7.3.4压电电荷和压电势方程 127

7.3.5压电光电子学效应对双肖特基接触结构的影响 128

7.3.6金属-半导体-金属光电探测器的数值模拟 129

7.4压电光电子学效应对太阳能电池的影响 131

7.4.1基本方程 132

7.4.2基于p-n结的压电太阳能电池 133

7.4.3金属-半导体肖特基接触型太阳能电池 138

7.5总结 139

参考文献 140

第8章 压电光电子学效应在光电池中的应用 142

8.1金属-半导体接触光电池 142

8.1.1实验方法 142

8.1.2基本原理 143

8.1.3光电池输出的优化 145

8.1.4理论模型 147

8.2 p-n异质结太阳能电池 149

8.2.1压电势对太阳能电池输出的影响 150

8.2.2压电电子学模型 153

8.3增强型硫化亚铜（Cu2 S）/硫化镉（CdS）同轴纳米线太阳能电池 154

8.3.1光伏器件设计 155

8.3.2压电光电子学效应对输出的影响 158

8.3.3理论模型 160

8.4异质结核壳纳米线的太阳能转换效率 162

8.5总结 165

参考文献 166

第9章 压电光电子学效应在光电探测器中的应用 168

9.1测量系统设计 168

9.2紫外光传感器的表征 169

9.3压电光电子学效应对紫外光灵敏度的影响 171

9.3.1实验结果 171

9.3.2物理模型 173

9.4压电光电子学效应对可见光探测器灵敏度的影响 177

9.4.1实验结果及与计算结果的比较 177

9.4.2压阻效应的影响 179

9.4.3串联电阻的影响 179

9.5压电光电子学光电探测的评价标准 180

9.6总结 180

参考文献 181

第10章 压电光电子学效应对发光二极管的影响 182

10.1发光二极管的制备和测量方法 182

10.2发光二极管的表征 184

10.3压电效应对发光二极管效率的影响 185

10.4压电极化方向的效应 187

10.5注入电流与施加应变之间的关系 188

10.6发光光谱和激发过程 188

10.6.1异质结能带图 188

10.6.2受应变发光二极管的发光光谱 189

10.7压电光电子学效应对发光二极管的影响 190

10.7.1基本物理过程 190

10.7.2应变对异质结能带的影响 192

10.8应变对光偏振的影响 195

10.9 p型氮化镓薄膜的电致发光特性 198

10.9.1压电光电子学效应对发光二极管的影响 199

10.9.2理论模型 201

10.9.3发光特性分析 202

10.10总结 205

参考文献 206

第11章 压电光电子学效应在电化学过程和能源存储中的应用 208

11.1光电化学过程的基本原理 208

11.2压电势对光电化学过程的影响 209

11.3光电化学太阳能电池 210

11.3.1电池设计 210

11.3.2压电光电子学效应对光电化学过程的影响 211

11.4压电势对机械能到电化学能量转化过程的影响 212

11.4.1自充电功率源器件的工作原理 212

11.4.2自充电功率源器件的设计 215

11.4.3自充电功率源器件的性能 217

11.5总结 219

参考文献 220

附录 221

附录1王中林小组2006～2012年间发表的有关纳米发电机、压电电子学和压电光电子学方面的文章 221

附录2缩写词 230