【48812】上海交大杨卓青团队完结液滴驱动肖特基二极管的恒流发电

  近来，上海交通大学电子信息与电气工程学院微纳电子学系杨卓青研讨员团队与合作者完结了液滴驱动肖特基二极管的恒流发电。依据金属-半导体-金属（MSM）结构，经过合理规划肖特基二极管阵列，使用水滴驱动便能完结恒流输出而无需外部整流电路，来提升了能量的转化功率。相关论文以“A constant-current generator by water droplets driving Schottky diode without rectifying circuit”（无整流电路的液滴驱动肖特基二极管恒流发电机）为题在线宣布于世界闻名期刊《Energy & Environmental Science》。

  智能化、小型化和多功能先进电子设备可以源源不断地从外界获取信息，因而开发这些小型化的先进电子器材和设备是完结未来万物互联的根底。一方面，这些电子器材可以作为传感单元从环境中感知海量信息；另一方面，为这些传感单元进行动力供应也是亟需处理的科学和工业问题。在很多资料体系中，导电性介于金属和绝缘体之间的半导体资料，因为其在特定器材中所展示的整流效应，因而在微动力搜集、传感体系、通讯设备等范畴展示出宽广的使用远景。

  该作业依据金属-半导体-金属（MSM）结构，阐明晰水滴驱动肖特基MSM器材的输出机制。经过规划并制备不一样的MSM结构，对其电流-电压（I-V）特性及在水滴驱动下的电学输出进行了剖析，并结合开尔文探针显微镜（KPFM）对水滴驱动MSM的发电机制进行了深入研讨。试验依据成果得出经过冲突起电效应，水滴可以在肖特基势垒两头施加偏压，并对肖特基势垒进行调控。在单水滴驱动下，MSM结构可以发生高达400 µA的直流电。此外，经过改动MSM结构的半导体资料、电极资料、电极结构等参数，可以在必定程度上完结对其I-V特性及电学输出的调控，并验证了本作业提出的直流发电机制。此外，依据雨滴能收集的使用场景并结合微机电体系（MEMS）加工工艺，制备了笔直结构的MSM肖特基势垒二极管发电阵列。经过对顶电极阵列来优化，研讨了不同阵列结构MSM的I-V特性及单水滴驱动下的电学输出。最终，经过模仿随机降雨场景，对不同阵列结构MSM在多水滴驱动下的电学输出特性做多元化的剖析，并完结了依据肖特基二极管阵列的恒流发电。

  该研讨作业证明晰水滴可以驱动肖特基MSM结构以完结直流电学输出，因为冲突起电效应以及在固-液界面构建的双电层电容，砸落的水滴可以形成体系中电荷的从头散布，此刻经过水的桥梁衔接效果可以在金属半导体的两头施加偏置电压，然后调理肖特基势垒并促进载流子的传输。更重要的是，本作业强调了冲突电势对金属-半导体-金属（MSM）肖特基势垒的调控，以及这种发电机制所发生的潜在使用，包含能量收集、液滴逻辑电路以及流体信号监测等。

  上海交通大学为榜首完结单位，电子信息与电气工程学院博士生李亚辉、硕士生张起、物理与地理学院博士生曹宇鸿为该论文一起榜首作者。上海交大电院杨卓青研讨员及合作者物理与地理学院王辉教授、美国休斯顿大学包吉明教授为该论文一起通讯作者。相关研讨部分作业得到了国家重点研制方案和国家自然科学基金的支撑。

  《Energy & Environmental Science》（简称EES）由英国皇家化学学会（RSC）主办，是RSC下旗舰期刊，旨在宣布动力与环境范畴的前沿研讨，并以跨学科的研讨成果为主，为资料、动力、环境范畴世界尖端期刊。该刊在JCR分区的化学-多学科、动力与燃料、工程-化学、环境科学范畴处于顶尖水平 ，2023年影响因子为32.5。