氧化锌微纳米线（ZnO NMW）肖特基接触传感器已被证明在各种传感系统中具有高灵敏度和快速响应时间的优点。为了进一步提高它们的传感性能，需要将半导体和金属电极界面形成的肖特基结的肖特基势垒高度(SBH)调整到合适的范围，以避免SBH过高（引起输出过低）或过低（影响器件灵敏度）的情况发生。

        在过去的几十年中，研究人员研究出了很多不同的方法用以有效的调节SBH。除了电子束刻蚀，聚焦离子束刻蚀以及表面修饰这些不可逆的方法，研究人员也发现ZnO NMW-金属肖特基结的SBH可以通过压电效应，光激发效应和光自致热释电效应等方法发生动态改变。此外，这些效应的耦合效应如压电-光电子效应、热释电-光电子效应也被证明可以有效地动态调节SBH，并可用于优化ZnO NMW肖特基接触传感器的传感性能。

        去年，中科院北京纳米能源与系统研究所李舟课题组提出了一种有效的通过摩擦纳米发电机(TENG)调节SBH的方法，并且在论证这一方法在各种传感系统中增强ZnO NMW传感器灵敏度的可行性方面开展了一系列工作（Adv. Func. Mater., 2019, 30, 1907999.;Nano Today, 2020, 33, 100873.;Nano Letters, 2020, 20, 4968-4974.）。ZnO NMW肖特基器件的SBH可在经TENG产生的电压脉冲处理后有效降低，并在TENG电压停止作用后随时间逐渐恢复，由于恢复时间比较长，我们探索了缩短SBH恢复时间的方法，并发现耦合负压电势可以很大程度上缩短恢复时间。沿着这一思路，我们系统地研究了TENG处理和压电势对ZnO NMW器件的SBH和电性能的耦合效应，并成功地证明了这种耦合效应在优化SBH调制方法中的可行性。通过将TENG处理与压电效应相结合，实现了降低SBH的协同效应。相比于单独的TENG处理法和压电效应，协同效应引起的SBH的降低量分别增加了3.8 ~12.8倍。此外，在压电效应的作用下，TENG降低SBH的恢复时间可以从1.5 小时大大缩短到40 秒。该研究证明了一种灵活的SBH调节方法，可以有效地提高肖特基接触传感器和传感系统的灵敏度。这一工作也在拓宽肖特基接触电子器件的应用场景方面具有巨大的潜力。

        相关成果以“Combining triboelectric nanogenerator with piezoelectric effect for optimizing Schottky barrier height modulation”为题发表在国际著名学术期刊《Science Bulletin 》上（原文链接：https://doi.org/10.1016/j.scib.2021.03.013），通讯作者为江汉大学吴钰祥副教授和北京纳米能源与系统所李舟研究员。

图1、TENG对ZnO NMW器件SBH的调节

图2、用不同电压的TENG调谐ZnO NMW器件的SBH

图3、TENG处理与压缩应变引起的压电效应的耦合效应

图4、压缩应变引起的压电效应缩短了经TENG处理后降低的SBH的恢复时间

图5、TENG处理与拉伸应变引起的压电效应的耦合效应

文章转载自 微信公众号 摩擦纳米发电机TENG