​长江特聘+90后硕导！兰大，重磅Nature子刊！

第一作者：Qiuhong Yu，Rui Ge

通讯作者：刘书海，秦勇

通讯单位：兰州大学

论文速览：

研究半导体器件中的压电、挠曲电和铁电极化在界面工程中的应用，对于电子、光电子、催化等领域的应用具有重要意义。极化界面工程强烈依赖于界面势垒的性质，但界面势垒一旦构建，其固定值和不可控制性限制了极化界面工程的性能和应用场景。

本研究提出了一种利用电脉冲可逆且精确调控压电效应（由压电极化控制的界面势垒和传输）的策略。实验结果表明，在Ag/HfO2/n-ZnO压电电子学隧道结（PTJ）中，通过电脉冲可逆调节界面势垒高度，可达168.11 meV，压电效应可将应变（0-1.34%）调制电流范围从0-18 nA切换到44-72 nA。

此外，电脉冲调控的界面势垒在1.34%应变下可达到148.81 meV的，可完全改变电子设备的压电性能。该研究为实现压电效应的可逆控制提供了机会，并将其扩展到更广泛的应用场景中，尤其适用于微/纳电子机械系统。

图文导读：

图1：Ag/HfO2/n-ZnO PTJ上电脉冲调谐压电效应的工作原理

图2：电脉冲调控的界面势垒

图3：电脉冲调控的压电效应

图4：电脉冲电压对压电效应的影响

图5：电脉冲调控压电效应对背靠背PTJs能带的影响

图6：电脉冲极性对压电效应的影响

总结展望：

本研究成功展示了全新的电脉冲调控压电效应的方法，通过改变界面势垒高度，实现了对Ag/HfO2/n-ZnO压电电子学隧道结的工作电流和内部电阻高达643倍。

研究结果不仅加深了对电场诱导的空位重分布与局部极化控制的界面工程之间耦合效应的理解，还表明了使用非破坏性技术实现可调压电效应的可能性。本工作为微/纳电子机械系统等领域的应用提供了巨大的潜力。

文献信息：

标题：Electric pulse-tuned piezotronic effect for interface engineering

期刊：Nature Communications

DOI：10.1038/s41467-024-48451-6