[发明专利]一种通过局部外加应力调控微纳米级机电开关的方法

权利要求书

1.一种通过局部外加应力调控微纳米级机电开关的方法，其特征在于：将一对局部拉伸或压缩应力作用在一根N型氧化锌压电半导体纳米纤维上；

所述N型氧化锌压电半导体纳米纤维满足压电半导体唯象理论运动方程：

其中T是应力张量，f是体力矢量，ρ质量密度，u是机械位移矢量，D是电子位移矢量，q表示基本电荷带电量，p和n是空穴和电子的浓度，N_+D和N_-A是供体和受体的杂质浓度，J^p和Jⁿ分别是空穴和电子的电流密度，i或j表示第i或j个坐标方向；

当外加电压V的幅值低于第一个电压临界值时，局部应力所产生的势井/势垒将阻止两个方向的电流通过氧化锌压电半导体纳米纤维；当外加电压幅值高于第一个电压临界值且低于电压第二个临界值时，该势井/势垒仅阻止一个方向的电流导通而允许另一个方向的电流通过氧化锌压电半导体纳米纤维；当外加电压幅值高于第二个电压临界值时，两个方向的电流均可通过氧化锌压电半导体纳米纤维。

2.如权利要求1所述的通过局部外加应力调控微纳米级机电开关的方法，其特征在于：所述N型氧化锌压电半导体纳米纤维还满足压电半导体唯象理论本构方程：

其中S是应变张量，E是电场强度矢量，s^E是弹性柔度常数，d是压电常数，ε^T是介电常数，μ^p和μⁿ是载流子迁移率，D^p和Dⁿ载流子扩散常数。

3.如权利要求2所述的通过局部外加应力调控微纳米级机电开关的方法，其特征在于：所述N型氧化锌压电半导体纳米纤维的应变张量S、机械位移矢量u、电场强度矢量E和电势还满足如下关系式：

。

4.如权利要求3所述的通过局部外加应力调控微纳米级机电开关的方法，其特征在于：所述N型氧化锌压电半导体纳米纤维在左端x＝-L处的边界条件为：位移u(-L)＝0，电子浓度n＝10²¹，电势在右端x＝L处的边界条件为：应力T＝0，电子浓度n＝10²¹，电势

5.如权利要求1所述的通过局部外加应力调控微纳米级机电开关的方法，其特征在于：局部拉伸或压缩应力的加载区域长度2a大于0且小于或等于N型氧化锌压电半导体纳米纤维总长度2L的五十分之一。

6.如权利要求5所述的通过局部外加应力调控微纳米级机电开关的方法，其特征在于：由于局部应力的施加，N型氧化锌压电半导体纤维在局部加载区域及其附近产生势井/势垒。