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摩擦电控发光二极管的理论建模分析

DOI：10.1016/j.nanoen.2020.104874 期刊：Nano Energy 出版年份：2020 更新时间：2025-09-23 15:21:01
摘要： 本文展示了将摩擦纳米发电机（TENG）作为机械光触发手段来控制基于氮化镓（InGaN）的发光二极管（LED）。LED的光提取是一个包含两个连续步骤的过程：首先，通过调节晶体管沟道宽长比，利用TENG产生的电压控制MOSFET晶体管的栅源电流；其次，将MOSFET晶体管产生的漏源电流作为注入电流传输至LED，从而激发其表面向空气的自发辐射。研究考察了红、绿、蓝三种LED颜色。在P型与N型MOSFET晶体管配置下，均观察到RGB波长波段内这些InGaN基LED产生显著发射功率。通过优化TENG-MOSFET-RGB LED组合几何结构、尺寸参数及MOSFET晶体管漏源极间偏置电压，可实现对发射光谱的调控。随着TENG作为能量收集技术的最新进展，本研究为提升各类LED器件的光提取效率提供了新方法。鉴于光电器件性能的提升，摩擦光电子学领域日益受到关注，本工作首次（据我们所知）基于有限元建模提出了理论框架，不仅深入揭示了摩擦光电子器件的工作原理，更为未来器件设计提供了指导准则。
作者： Abdelsalam Ahmed，Mohamed Shehata，Islam Hassan，Yasmine I. Abdelhak，Efe Cigdem，Maher El-Kady，Yehea Ismail，Hassan Mostafa
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

展示摩擦纳米发电机（TENG）作为机械光触发手段来控制基于氮化镓（InGaN）的发光二极管（LED），并为摩擦光电器件提供理论框架。

研究成果

该研究通过将微结构摩擦纳米发电机（TENG）经由MOSFET晶体管与LED耦合，成功展示了一种基于摩擦光电子学的器件。理论框架揭示了此类器件的工作原理，并为未来设计提供了指导。TENG阵列与LED的集成，为显示器、成像、传感和通信应用提供了一种灵活且低成本的方法。

研究不足

该研究基于理论分析和模拟实验，可能无法完全反映现实中的所有条件和变化。所提出设备的实际应用效果及可扩展性仍需进一步研究。

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