La piézoélectricité est une propriété physique largement exploitée pour réaliser des capteurs ou des actuateurs, et il n’est pas étonnant que les chercheurs impliqués dans les nanotechnologies cherchent à l’exploiter pour réaliser de nouveaux dispositifs à l’échelle nanométrique. C’est le cas de l’équipe du Professeur Wang du Georgia Institute of Technology à Atlanta qui vient de combiner les propriétés semiconductrices et piézoélectriques de l’oxyde de zinc pour réaliser un nanocapteur de pression.

Le dispositif, très semblable à un transistor à effet de champ, est constitué d’un nanofil d’oxyde de zinc dopé n maintenu entre deux électrodes métalliques qui forment le drain et la source. Toutefois, il n’y a pas de grille de commande, et c’est en réalité la pression exercée sur le nanofil qui permet de contrôler la conductance du nanofil, et qui joue ainsi le rôle de grille. Sous l’effet des forces de pression, le nanofil se déforme, et il apparaît une différence de potentiel piézeoélectrique transversale due aux charges de signe opposé qui apparaissent dans les zones comprimées et dans les zones en extension, qui agit comme une polarisation de grille qui diminue la densité de porteurs libres dans le nanofil. Ainsi, la conductance du nanofil décroît lorsque la force appliquée augmente, et la mesure du courant permet de déterminer la pression.

Récemment, ces mêmes chercheurs ont mis au point une diode reposant sur le même principe: l’extrémité du nanofil est maintenue immobile par une sonde et une force est appliquée à l’autre extrémité du nanofil qui permet de le courber créant ainsi un potentiel positif à l’interface entre la sonde et le nanofil. Il en résulte la formation d’une barrière de potentiel à l’interface entre le nanofil et la sonde qui peut être assimilée à une jonction p-n dont la barrière de potentiel augmente selon la force appliquée à l’extrémité du nanofil.

Le développement de ces technologies pourrait servir à fabriquer des nanogénérateurs qui convertiraient une énergie mécanique de mouvement en énergie électrique.

Source :

https://www.gatech.edu/news-room/release.php?id=1287

Pour en savoir plus, contacts :

Site internet du groupe de recherche du Professeur Wang :
https://www.nanoscience.gatech.edu/zlwang/paper/paperlist2007.html
Code brève
ADIT : 41701

Rédacteur :

Romaric Fayol – [email protected]