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具有弹性和压电半导体层的薄膜在静态弯曲载荷下的压电电子效应

DOI：10.1115/1.4042573 期刊：Journal of Applied Mechanics 出版年份：2019 更新时间：2025-09-24 03:07:05
摘要： 我们理论研究了具有弯曲变形的层状薄膜压电半导体（PS）复合板的机电行为。通过线性化小载流子浓度扰动下的电子与空穴漂移电流非线性方程，基于R.D. Mindlin系统化的结构理论，通过将位移、电势及电子/空穴增量浓度展开为板厚度的幂级数，建立了包含最低阶耦合拉伸与弯曲运动的层状薄膜PS板二维方程组?；谒频嫉亩匠?，给出了受静态弯曲作用的n型ZnO层薄膜PS板中机电场及电子分布的解析表达式。数值结果表明：机电行为与压电电子效应可通过外施力与初始载流子浓度有效调控。本文推导的二维方程与数值结果对开发压电电子器件具有重要参考价值。
作者： Yixun Luo，Chunli Zhang，Weiqiu Chen，Jiashi Yang
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

从理论上研究层状薄膜压电半导体复合板在静态弯曲载荷下的机电行为和压电电子学效应，并为这类结构建立二维模型。

研究成果

推导出的二维方程有效模拟了层状压电半导体板在静态弯曲载荷下的机电行为。数值结果表明，外力和初始载流子浓度对压电电子效应（如电势和载流子再分布）具有显著影响。该研究为压电电子器件设计提供了基础模型，在智能与功能电子领域具有应用潜力。

研究不足

该研究为理论性研究，基于小载流子扰动的线性化假设；未考虑载流子的复合或产生过程。该模型仅适用于静态弯曲情况，可能无法捕捉动态效应或其他变形模式。文中未提供实验验证。

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