【前沿】具有可持续探测压力信号的压电纳米线石墨烯压力传感器！

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小烯导读

压电纳米线在一定方向承受机械压力变形时会产生内部极化现象，从而出现宏观的压电电势，使其在驱动器、传感器等领域具有广泛的应用。 近日，香港中文大学电子工程系的科研人员与合作者设计了基于压电纳米线/石墨烯异质结构的压力传感器，该传感器可以实现探测持续的静态压力信号。

压电纳米线在一定方向承受机械压力变形时会产生内部极化现象，从而出现宏观的压电电势，使其在驱动器、传感器等领域具有广泛的应用。然而在实际测量与应用中，压电纳米线的极化电荷往往会吸引异性自由电荷，这时压电电势在对外测量中将很快消失。因此压电纳米线在按压变形时，只有在按压瞬间对外呈现脉冲的动态电势信号。 近日，香港中文大学电子工程系的科研人员与合作者设计了基于压电纳米线/石墨烯异质结构的压力传感器，该传感器可以实现探测持续的静态压力信号。

作者采用PbTiO3纳米线与石墨烯复合结构，设计了基于该结构的压力传感器。在该实验中，对于纯PbTiO3纳米线压力传感器，在40 mN压力的作用下只能在施压的瞬间产生25 mV的脉冲极化电势信号；对于单纯的石墨烯，在压力作用下基本没有电信号变化。而在PbTiO3纳米线/石墨烯复合结构的器件中，施压相同的条件下可呈现出约30 uA的电流信号变化，并且可以在持续按压过程中保持该信号。为此，作者设计了压电纳米线/石墨烯FET器件结构进行讨论，研究发现压电纳米线中应变诱导的极化电荷会影响石墨烯的电荷散射，从而导致石墨烯的载流子迁移率下降。极化电荷所导致的载流子迁移率变化可以稳定存在，从而使该结构可以最终实现压力信号的稳定测量。

这一研究结果设计了具有优异性能的压电纳米线/石墨烯压力传感器，并实现了压力信号的稳定静态测试， 该器件的设计思路也有望在石墨烯其他异质结构或其他二维材料器件的应用中得到应用。研究工作近期发表在ACS Nano 上，文章通讯作者为香港中文大学许建斌教授与李昕明博士，第一作者是香港中文大学的博士研究生陈泽锋和湖北大学王钊博士。

该论文作者为： Zefeng Chen, Zhao Wang, Xinming Li, Yuxuan Lin, Ningqi Luo, Mingzhu Long, Ni Zhao, Jian-Bin Xu

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Flexible Piezoelectric-Induced Pressure Sensors for Static Measurements Based on Nanowires/Graphene Heterostructures