Tranzistoare cu materiale feroelectrice sau piezoelectrice în spatiul portii [616906]

1

Tranzistoare cu materiale feroelectrice sau piezoelectrice în spatiul portii

2
CUPRINS
1. Introducere ……………………………………
2. Istoric ……………………………………………..
3. Arhitectura ………………………………………..
4. Utilizare …………………………………….
4.1 Simboluri
5. Clasificare t ranzis toare ……………………………
6. Materiale piezoelectrice ……………………………
7. Materiale feroelectrice …………………………………
8. Parametri ………………………………………….
9. Curentul de collector maxim ………………………………..
10. Tensiunea maxima admisa …………………………………..
11. Trazistorul Fe -FET………………………………………………..
12. Principiile FeFET……………………………………………………….
13. Caracterizarea electrica a FeFET……………………………….
14. Prezentarea aplicatiei………………… ………………….
15. Simulari…………………………………………………..
16. Discutii…………………………………………………….
17. Referinte……………………………………………………..
18. Bibliografie……………………………………………………

3
1. Introducere : Tranzistorul este un dispozitiv electronic din categoria semiconductoarelor cu
cel puțin trei terminale, acestea fiind borne sau electrozi , care fac legătura la regiuni diferite
ale cristalului semiconductor. Este folosit mai ales pentru a amplifica și a comuta semnale
electronice și putere a electrică.
Aspectul tranzistoarelor depinde de natura aplicației pen tru care sunt destinate. În 2017 încă se
gasesc unele tranzistoare ambalate individual, dar mai multe sunt găsite încorporate în circuite
integrate.
Tranzistorul este componenta fundamentală a dispozitivelor electronice moderne, și este
omniprezent în sistemele electronice. Ca urmare a dezvoltării sale la începutul anilor 1950, tranzistorul
a revoluționat domeniul electronicii, și a deschis calea pentru echipamente ele ctronice mai mici si mai
ieftine cum ar fi aparate de radio, televizoare, telefoane mobile, calculatoare de buzunar, computere și
altele. (poza wiki https://upload.wik imedia.org/wikipedia/commons/f/f8/Transistor -photo.JPG )

4

5
2. Istoric : Tranzistorul a fost inventat la Bell Telephone Laboratories din New Jersey la 6
decembrie 1947 de John Bardeen , Walter Houser Brattain , și William Bradford Shockley .
Descoperirea tranzistorului a determinat dezvoltarea electronicii fiind considerat una din
cele mai mari descoperiri ale erei moderne.

In urma cu mai bine de 1 secol, mai exact in 1907, a aparut o inventie care avea sa revolutioneze
complet lumea: trioda, aceasta fiind de fapt precusorul tranzistorului. Din 1907 si pana in 1947 cand a
aparut primul tranzistor in forma in care in cunoastem azi un singur cercetator a incercat sa mai
dezvolte aceasta idee: Julius Edgar Lilienfeld, care in anii ’20 a inregistrat patente pentru ideea sa de a
contrui un tranzistor solid. Din pacate el nu a venit cu nici o schema sau informatii care sa demonstreze
functionarea unui asemenea tranzistor, astfel ca p ana in 1947 nu s -au inregistrat progrese.
In 1947, John Bardeen si Walter Brattain, ambii cercetatori la Laboratoarele Bell, detinute de AT&T,
au descoperit ca daca aplica contacte aurite pe un cristal de germaniu, semnalul de iesire este mai
puternic deca t cel de intrare. Inventia celor doi, care au colaborat si cu William Shockley (seful
laboratorului), a fost primul tranzistor de tip punct -contact. Termenul de tranzistor fiind introdus de
catre John R. Pierce si isi are originea din “transfer resistor”, termen ce era utilizat in acea perioada.
In 1948, in Franta, cercetatorii germani Herbert Mataré si Heinrich Welker lucrau la acelasi proiect,
mai exact tot la un tranzistor de tip punct -contact bazat pe germaniu. Ei au implementat tranzistorii
astfel desc operiti in reteaua de telefonie franceza, deoarece au realizat ca nu mai pot patenta inventia,
din moment ce americanii au patentat -o cu aproape jumatate de an inainte.
Primul tranzistor de siliciu a fost dezvoltat de Gordon Teal in 1954 la Texas Instrumen ts si a fost
primul pas in era computerelor. Gordon Teal fiind un specialist in cresterea de culturi de cristale de
siliciu.

Dupa cum bine se stie, un procesor ce il gasesti in ziua de azi in orice computer, telefon mobil, radio,
etc., practic in orice e chipament electronic, este format din miliarde de tranzistori. De ce? Pai, de
exemplu, pentru o poarta logica simpla e nevoie de pana la 12 tranzistori, in functie de complexitate,
astfel ca in procesoarele din ziua de azi, care au o putere de procesare fo arte mare, numarul
tranzistorilor ajunge frecvent sa fie de ordinul miliardelor.
Asadar, fara tranzistori nu am avea microprocesoare, nici macar cele ce se gasesc in masini, in
computerele de bord care controleaz a toate procesele legate de func tionarea motorului si nu numai.

6
Asa cum in ziua de azi, fara un microcip care sa contina de la cateva mii pana la cateva miliarde de
tranzistori, noi nu putem face mai nimic, asa se prea poate ca in viitor masinile ce le vom conduce sa
fie masini hibrid sau complet electrice, care sa fie si prietenoase cu mediul, si eficiente, si cine stie,
poate chiar mai bune din toate punctele de vedere fata de masinile clasice.

7
3. CLASIFICARE :
Tranzistoare
Cu efect de câmp (TEC) Bipolare (TB)
TECMOS TEC -J

Cu canal indus Cu canal inițial

canal n canal p canal n canal p canal n canal p npn pnp
Tranzistoare de mică putere
Aceste tranzistoare sunt încapsulate în plastic sau metal și nu sunt destinate montării pe radiator.
Tranzistoare de putere
Aceste tranzistoare sunt încapsulate în plastic sau metal și sunt destinate montării pe radiator.
Tranzistoare de joasă frecvență
Sunt tranzistoare destinate utilizării până la frecvența de circa 100kHz, în circuite audio ș i de control al
puterii.
Tranzistoare de înaltă frecvență
Sunt tranzistoare destinate aplicațiilor la frecvențe peste 100kHz, cum este domeniul radio –TV,
circuite de microunde, circuite de comutație etc.
Tranzistorul bipolar ‒ principiul de funcționare

În funcționare normală joncțiunea emitor –bază este polarizată direct, iar joncțiunea colector –bază este
polarizată invers.
 Joncțiunea emitor –bază, fiind polarizată direct, este parcursă de un curent direct(curent de difuzie) IE,
mare în raport cu curentul invers (rezidual) și, într -o plajă largă de curenți, UEB  const, cu valori
tipice de 0,6 – 0,7 V (Si) sau 0,2 -0,3V (Ge).
 Joncțiunea colector –bază, fiind polarizată invers, este caracterizată de un curent propriu, invers, foarte
mic, de ordinul nanoamperi lor pentru tranzistoarele de siliciu și de ordinul microamperilor pentru
tranzistoarele de germaniu.
Caracteristică tranzistorului este cuplarea electrică a celor două joncțiuni. Pentru aceasta trebuie
satisfăcute două condiții:

8
 joncțiunea emitorului să fi e puternic asimetrică, adică impurificarea emitorului să fie mult mai
puternică decât cea a bazei.
 baza să fie foarte subțire, astfel încât fluxul de purtători majoritari din emitor să ajungă practic în
totalitate în regiunea de trecere a colectorului.
[1] [2]

3.1 Simboluri
simbolurile folosite în prezent pentru tranzisto ri:

Tranzistor bipolar PNP


Fototranzistor NPN


Tranzistor unijoncțiune (TUJ)


Tranzistor JFET canal N


Tranzistor IGFET canal P


Tranzistor tetrodă IGFET canal N

9

4. ARHITECTURA :

4.1 STRUCTURI BIPOLARE
4.2 STRUCTURI MOSFET
Tranzistorii se realizeaz ă pe un substrat semiconductor, în general siliciu, mai rar germaniu,
dar nu numai . Tehnologia de realizare diferă în funcție de tipul tranzistorului dorit. De
exemplu, un tranzistor de tip PNP se realizează pe un substrat de tip P, în care se cre ează
prin diferite metode (difuzie, de exemplu) o zona de tip N, care va
constitui baza tranzistorului.

http://www.tehnium –
azi.ro/images/articles/tranzistorul%20bipolar/Identificarea%20structurii%20tranzistorului%20bipolar.P
NG
Ce este un tranzistor ?
Este o componentă electronică a cărei rezistență electrică poate fi controlată cu ajutorul unui semnal
electric numit semnal de comandă . Cea mai importantă mențiune referitoare la această definiție este
faptul că tranzistorul ne permite să controlăm un curent electric mare cu ajutorul unui cantități foarte
mici de energie electrică. Din acest motiv, una din principalele aplicații ale tranzistorului este cea
de amplificator .
Echivalentul mecanic al tranzistorului ar putea fi robinetul de gaz de la aragaz – cu ajutorul unui
semnal de comandă (forța mâinii tale) controlează cantitatea de gaz care iese pe ochiul respectiv și
implicit intensitatea flăcării.
Așa cum se observă și în figura 1, pentru a putea funcționa normal, tranzistorul are nevoie să fie
conectat simultan în două circuite și anume:
 un circuit de intrare – prin intermediul căruia tranzistorului i se aplică semnalul electric de comandă de
la o sursă de tensiune (pe care o voi prescurta S.C.In);
 un circuit de ieșire – prin care circulă curentul electric controlat prin intermediul tranzistorului. Acest
curent este generat de o altă sursă de tensiune (pe care o voi prescurta S.C.Out).

10

Figura 1. Circuitul de intrare și circuitul de ieșire al tranzistorului.
Notă : în figura 1 tranzistorul este simbolizat într -un mod simplificat, valabil doar în acea figură. Așa că
ai grijă să nu confunzi acel simbol cu simbolurile reale pe care le voi prezenta în subcapitolele
următoare.
Considerând schema din figura 1, tranzistorul se poate afla la un moment d at în una din următoarele
situații:
 tranzistor blocat . Fără semnal de comandă în circuitul de intrare, tranzistorul blochează complet
trecerea curentului prin circuitul de ieșire. Alfel spus, dacă nu bagi nimic la intrare, nu obții nici un
curent prin circuitul de ieșire. În acest caz, rezistența electrică dintre bornele de ieșire ale tranzistorului
este foarte mare (de cel puțin câteva sute de kΩ);
 tranzistor în regiunea activă . De îndată ce creștem puterea semnalului de comandă, tranzisto rul se va
deschide puțin câte puțin permițând astfel trecerea curentului electric prin circuitul de ieșire. În acest
caz, intensitatea curentului de ieșire este dictată de puterea semnalului de comandă. Cu alte cuvinte, cu
cât semnalul de comandă este mai puternic, cu atât mai mare va fi și curentul din circuitul de ieșire;
 tranzistor saturat . Dacă vom crește în continuare puterea semnalului de comandă, vom observa că la un
moment dat valoarea curentului din circuitul de ieșire nu mai crește. Acest fenomen apare atunci când,
în prezența unui semnal de intrare suficient de puternic, rezistența electrică dintre bornele de ieșire ale
tranzistorului scade până la 0.

http://www.tehnium –
azi.ro/page/articole_articles/_/articles/notiuni -teoretice -din-electronica/T ranzistorul_bipolar

11

5. UTILIZARE :
Tranzistoarele pot fi folosite în echipamentele electronice cu componente discrete în
amplificatoare de semnal (în domeniul audio, video, radio), amplificatoare de
instrumentatie, oscilatoare, modulatoare si demodulatoare, filtre, surse de alimentare liniare
sau în comutație sau în circuite integrate , tehnologia de astăzi permițând integrarea într -o
singură capsulă a milioane de tranzistori.

12

13

6. MATERIALE PIEZOELECTRICE : Piezoelectricitatea a fost descoperita în 1880, de
catre fratii Pierre si Jacques Curie. Termenul provine de la „piezen” (gr.) care înseamna a
apasa, deoarece efectul piezoelectric direct presupune producerea electricitatii prin apasare.

Efectul piezoele ctric: Descoperirea efectului piezoelectric a fost precedata si chiar favorizata de efectul
piroelectric , cunoscut înca din secolul al -XVII -lea, la cristalul de turmalina. Efectul piroelectric se
manifesta la 10 clase de cristale care – din cauza modului a simetric în care sunt distribuite sarcinile
electrice – prezinta fenomenul de polarizare spontana . Într -o atmosfera normala, polarizarea spontana
trece neobservata, deoarece mediul ambiant contine suficienti ioni liberi ce neutralizeaza sarcinile
superfici ale. Odata cu cresterea temperaturii, ionii liberi neutralizatori, din atmosfera, sunt îndepartati si
cristalul „pare” sa se fi încarcat electric, în timpul încalzirii.
Piezoelectricitatea apare numai în anumite materiale izolatoare si se manif esta prin aparitia
sarcinilor electrice pe suprafetele unui monocristal care este deformat mecanic , ca în fig.3.1.
Prin aplicarea tensiunii mecanice , se produce o separare a centrelor de greutate a sarcinilor electrice ,
negative si pozitive, ceea ce da na stere

unui dipol electric , caracterizat printr -un moment electric dipolar.
Deci efectul piezoelectric direct consta din producerea curentului electric prin deformare si este
determinat de distribuirea asimetrica a sarcinilor electrice (nu exista centru de
simetrie). Tensiuneaelectrica, generata prin efect piezoelectric direct, este direct
proportionala cu tensiunea mecanica aplicata si reciproc (în cazul efectului piezoelectric invers).

14

15

7. MATERIALE FEROELECTRICE : http://www.scritub.com/tehnica –
mecanica/MATERIALE -FEROELECTRICE1291654.php
http://www.qreferat.com/referate/constructii/Materiale -feroelectrice437.php
https://biblioteca.regielive.ro/laboratoare/electronic a/materiale -pt-electronica -platforme -laborator –
811.html
Materialele cu polarizare spontana sunt materiale care se caracterizeaza prin existenta unui moment
electric nenul al unitatii de volum in absenta unui camp electric exterior. Celula elementara a unui
asemenea material prezinta moment dipolar spontan printr -unul din urmatoarele mecanisme:
– polarizarea de deplasare a electronilor atomici;
– polarizarea de deplasare a ionilor celulei elementare.
Vectorul polarizatie spontana se caracterizeaza prin simetria limita de tip
care contine
urmatoarele elemente de simetrie:
– o axa de rotatie de ordinul
care contine dreapta suport a vectorului
– o infinitate de plane de oglindire care contin aceasta dreapta .
Pentru ca într -un material sa existe polarizatie spontana este necesar ca simetria structurala a
materialului sa constituie, conform principiului lui Neumann, un subgrup al clasei de simetrie
limita
na existente în natura, numai 10 îndeplinesc aceasta
conditie si anume: 1, 2, 3, 4, 6, m, mm, 3m, 4mm, 6mm.
Starea feroelectrica reprezinta o stare de ordine a materiei, rezultata spontan din tendinta catre
stabilitate care corespunde unui minim al energiei libere totale a materialului. Din acest motiv
temperatura influenteaza starea de polarizatie spontana prin efectul perturbator. În consecinta exista o
temperatura limita, numita temperatura Curie T C, la care agitatia termica distruge starea de ordine
dielectrica, materialul pierzând polarizarea sa spontana.
Dupa modul în care are loc tranzitia de faza la temperatura Curie T C materialele feroelectrice se
împart în doua categorii:
– materiale cu tranzitie de faza de ordinul I car acterizate prin anularea cu salt a polarizatiei spontane la
TC (Figura 1a);
– materiale cu tranzitie de faza de ordinul II caracterizate prin scaderea monotona si continua a
polarizatiei spontane la T C (Figura 1b).
Structura materialelor feroelectrice poate fi monocristalina sau policristalina. Indiferent de
structura cristalina se constata ca în aceste materiale ordinea dielectrica spontana se caracterizeaza prin
formarea de domenii dielectrice în interiorul carora momentele electrice ale celulelor elementare sunt
orientate în aceeasi directie si sens, dar diferite domenii pot avea orientari diferite. Drept rezultat
polarizatia macroscopica prezentata de material este în general mai mica decât valoarea
corespunzatoare orientarii homoparale l a tuturor momentelor dipolare elementare, putând fi si nula.

16
Principalele caracteristici ale materialelor feroelectrice sunt dependenta de tip histerezis a inductiei
electrice de intensitatea câmpului electric aplicat si dependenta permitivitatii complex e relative de
intensitatea câmpului electric, de frecventa si temperatura.
Materialele feroelectrice care prezinta la nivel macroscopic polarizatie remanenta nenula se
caracterizeaza prin efect piezoelectric direct si invers, care consta în inter actiunea dintre marimile
electrice (intensitatea câmpului electric si inductia electrica ) si marimile mecanice (tensiunea
mecanica si deformatia mecanica relativa ). În domeniul liniar, de semnal mic, în regim armonic
(când marimile cauza mecanice s i electrice variaza sinusoidal în timp) efectul piezoelectric poate fi
descris cantitativ prin urmatorul sistem de ecuatii:
[D
0
T][E]+[d][ T] (1)
[S]=[d t][E]+[sE][T]
unde
[E] este reprezentarea în complex simplificat a vectorului câmp electric;
[T] – reprezentarea în complex simplificat a tensorului tensiune mecanica;
[D] – reprezentarea în complex simpli ficat a vectorului inductie electrica;
[S] – reprezentarea în complex simplificat a tensorului deformatie elastica.
Factorii de proportionalitate sunt parametri de material.

17

8. PARAMETRII

Cei mai importanți parametri ai unui tranzistor sunt:
Factorul de amplificare (βf)[modificare | modificare sursă ]
Temperatura maximă a joncțiunilor [modificare | modificare sursă ]
Valoarea temperaturii maxime a joncțiunilor până la care tranzistorul funcționează normal depinde de
natura semiconductorului folosit. Astfel, tranzistoarele realizate din siliciu funcționează corect până
spre 200 grade C, în timp ce cele realizate din germaniu sunt limitate în funcționare în jurul valorii de
100 grade C.
Observație: La temperaturi mai mari decât cele menționate, are loc creșterea extraordinar de rapidă a
concentrației purtătorilor minoritari și semiconductorul se apro pie de unul intrinsec, dispozitivul
pierzându -si proprietățile inițiale.
Puterea maximă disipată [modificare | modificare sursă ]
Puterea disipată de tranzistor apare datorită trecerii curentului prin dispozitiv. O parte din ace astă
putere este radiată în mediul ambiant și o parte produce încălzirea tranzistorului.
Puterea disipată de un tranzistor este , în principal, puterea disipată în cele două joncțiuni ale acestuia:
PDT = PDE + PDC = UEB.IE + UCB.IC.

Parametri specifici tranzistoarelor
Cei mai importanți parametri ai unui tranzistor sunt:
Factorul de amplificare (βf)
Temperatura maximă a joncțiunilor
Valoarea temperaturii maxime a joncțiunilor până la care tranzistorul funcționează normal depinde de
natura semiconductorului folosit. Astfel, tranzistoarele realizate din siliciu funcționează corect până
spre 200 grade C, în timp ce cele realizate din ger maniu sunt limitate în funcționare în jurul valorii de
100 grade C.
Observație: La temperaturi mai mari decât cele menționate, are loc creșterea extraordinar de rapidă a
concentrației purtătorilor minoritari și semiconductorul se apropie de unul intrinsec, dispozitivul
pierzându -si proprietățile inițiale.
Puterea maximă disipată
Puterea disipată de tranzistor apare datorită trecerii curentului prin dispozitiv. O parte din această
putere este radiată în mediul ambiant și o parte produce încălzirea tranzistor ului.
Puterea disipată de un tranzistor este , în principal, puterea disipată în cele două joncțiuni ale acestuia:
PDT = PDE + PDC = UEB.IE + UCB.IC.
Curentul de colector maxim
Reprezintă valoarea maximă pe care o poate atinge curentul de colector al unui tranzistor fără ca acesta
să se distrugă. El este indicat în cataloage și depinde de particularitățile tehnologice ale tranzistorului.

18
Tensiunea maximă admisă
Reprezintă valoarea cea mai mare a tensiunii pe care o poate suporta un tranzistor fără ca acesta să se
deterioreze. Această valoare este limitată de tensiunea de străpungere a joncțiunii colector bază
(polarizată invers).
Acest parametru are valori diferite în funcție de conexiunea tranzistorului și este prezentat în foile de
catalog pentru fiecare s ituație în parte.

8.1 CURENTUL DE COLECTOR MAXIM
Reprezintă valoarea maximă pe care o poate atinge curentul de colector al unui tranzistor fără ca acesta
să se distrugă. El este indicat în cataloage și depinde de particularitățile tehnologice ale tranzistorul ui.

8.2 TENSIUNEA MAXIM ADMISA
Reprezintă valoarea cea mai mare a tensiunii pe care o poate suporta un tranzistor fără ca acesta să se
deterioreze. Această valoare este limitată de tensiunea de străpungere a joncțiunii colector bază
(polarizată invers).
Acest parametru are valori diferite în funcție de conexiunea tranzistorului și este prezentat în foile de
catalog pentru fiecare situație în parte.

19
9. Trazistorul Fe -FET
In urmatorul capitol ne propunem sa studiem functionalitatea rezultata din utilizarea unui
transistor cu efect tunel de la o banda energetica la alta, si a unei porti din Fe. Prin aceasta combinare
obtinem un dispozitiv hybrid numit Fe -TFET (ferroelectric tunnel field effect transistor). Ob servam ca
rata de tunelare de la o banda la alta este puternic dependent de controlul oferit de cuplarea capacitive
oferita de poarta si de subtierea barierei. Astfel prin cresterea tensiunii de poarta pe stratul de Fe orice
crestere suplimentara a capacit atii datorate efectului de polarizare din material ar trebui sa afecteze
conditiile de tunelare, astfel obtinandu -se un effect de histerezis, effect ce poate fi exploatat pentru
realizarea memoriilor de tip 1T. Comparat cu Fe -MOSFET -urile existente Fe -TFET -ul este asteptat sa
prezinte o putere consumata cu mult sub pragul obisnuit, datorita curentului sub prag (Ioff) mult mai
mic, astfel fiind posibil un raport mult mai mare Ion/Ioff. Aceste caracteristici sunt foarte utile pentru
memoriile de tip 1T. Pe de alta parte Fe -TFET -ul prezinta un current Ion mai mic decat TFET -urle
curente datorita mecanismului sau de conductiei de la o banda la alta si sensibilitatii sale mare la
grosimea echivamenta a oxidului (EOT), ce este dificil de redus la o scara sub 5nm d aca se doreste
pastrarea efectului de hysteresis pentru operarea celulelor de memorie. Figura urmatoare exemplifica
diferenta dintre MOSFET, TFET si Fe -TFET cu acelasi EOT.

Sunt prezente urmatoarele: un current Ioff foarte scazut si o tranzitie foarte abrupta off -on ce
este asteptata datorita mecanismului de tunelare de la o banda la alta, in timp ce hysteresis -ul este
asteptat datorita polarizarii Fe. Odata cu cresterea polarizarii de catre campul elect ric atunci cand este
crescuta tensiunea de poarta, creste si cuplajul capacitive, si cat de abrupta este tranzita off -on fata de
un transistor conventional TFET cu acelasi EOT.

20

21

10. Principiile FeFET

Piezotronics
From Wikipedia, the free encyclopedia

Working mechanism for piezotronic devices with two ends fixed with electrodes on a flexible
substrate. This asymmetric tuning of the Schottky barrier height is the piezotronic effect.
Piezotronics effect is using the piezoelectric potential (piezopotential) created in materials with
piezoelectricity as a “gate” voltage to tune/control the charge carrier transport properties for fabricating
new devices. Neil A Downie showed how simple it was to build simple demonstrations on a macro –
scale using a sandwich of piezoelectric material and carbon piezoresistive material to ma ke an FET -like
amplifying device and put it in a book of science projects for students in 2006.[1] The fundamental
principle of piezotronics was introduced by Prof. Zhong Lin Wang at Georgia Institute of Technology
in 2007 .[2] A series of electronic devices have been demonstrated based on this effect, including
piezopotential gated field-effect transistor ,[3] piezopotential gated diode ,[4] strain sensors ,[5] force/flow
sensors,[6] hybrid field-effect transistor ,[7] piezotronic logic gates ,[8] electromechanical memories ,[9] etc.
Piezotronic devices are regarded as a new semiconductor -device category. Pie zotronics is likely to have
important applications in sensor , human -silicon technology interfacing, MEMS , nanorobotics and
active flexible electronics.

22
Mechanism

Working mechanism for piezoelectric devices with one end of the piezoelectric material is fixed. The
induced piezopotential distribution is similar to the applied gate voltage in a traditional field-effect
transistor , as shown in (b).

Schematic diagram showing the three -way coupling among piezoelectricity , photoexcitation and
semiconductor .
Due to the non -central symmetry in materials such as the wurtzite structured ZnO, GaN and InN, a
piezopotential is created in the crystal by applying a stress . Owi ng to the simultaneous possession of
piezoelectricity and semiconductor properties, the piez opotential created in the crystal has a strong
effect on the carrier transport process. Generally, the construction of the basic piezotronic devices can
be divided into two categories. Here we use the nanowires as the example. The first kind is that the
piezoelectric nanowire was put on a flexible substrate with two ends fixed by the electrodes. In this
case, when the substrate is bended, the nanowire will be purely stretched or compressed. Piezopotential
will be introduced along its axis. It will modify th e electric field or the Schottky barrier (SB) height at
the contact area. The induced posi tive piezopotential at one end will reduce the SB height, while the
negative piezopotential at the other end will increase it. Thus the electric transport properties will be
changed. The second kind of the piezotronic device is that one end of the nanowire is fixed with
electrode, while the other end is free. In this case, when a force is applied at the free end of the
nanowire to bend it, the piezopotential distribution will be perpendicular to the axis of the nanowire.

23
The introduced piezoelectric field i s perpendicular to electron transport direction, just like applying a
gate voltage in the traditional field-effect transistor . Thus the electron transport properties will also be
changed. The materials for piezotronics should be piezoelectric semiconductors,[10] such as ZnO, GaN
and InN. Three -way coupling among piezoelectricity , photoexcitation and semiconductor is the basis of
piezotronics (piezoelectricity -semiconductor coupling), piezophotonics (piezoelectric -photon excitation
coupling), optoel ectronics , and piezophototronics (piezoelectricity -semiconductor -photoexcitation).
The core of these coupling relies on the piezopotential created by the piezoelectric m aterials.[11]
11. Caracterizarea electrica a FeFET
12. Prezentarea aplicatiei
13. Simulari
14. Concluzii
15. Referinte
16. Bibliografie