近日，我院光电材料与器件研究团队在Nature Index著名学术期刊《Applied Physics Letters》上发表了题为"Metal-semiconductor direct-current triboelectric nanogenerator based on depletion mode u-GaN/AlGaN/AlN/GaN HEMT"的研究论文。

由于对可再生能源的迫切需求，引起人们对摩擦纳米发电机（TENGs）作为一种新型能源技术的极大兴趣。与传统的聚合物摩擦发电机相比，半导体直流摩擦发电机更适用于小型集成化电子器件的发展需求。本研究提出了一种由耗尽模式氮化镓高电子迁移率晶体管（D-mode GaN HEMTs）制成的摩擦材料，该材料具有高二维电子气（2DEG）浓度等优越的性能。通过在D-mode GaN HEMT上滑动金属钛片，我们设计了一种金属-半导体直流摩擦电纳米发电机（MSDC TENG），其电压可达45.5V，峰值功率密度为2.32 W/m²。该发电机可用于为14个串联LED提供直流电源，也可以直接驱动电子手表。值得注意的是，GaN-based HEMT TENG直流电的形成主要是受u-GaN cap表面态所产生的大量电子的影响，并且与u-GaN/AlGaN/AlN/GaN异质结构中二维电子气方向上的额外电场有关。该研究成果在摩擦能量收集方面具有潜在的应用前景。

论文作者：罗仟仟（博）、校凯（博）、李敏（硕）、闫雪君（硕）、杨佳（硕）、邓荐宇、孙文红（通讯作者）

论文链接：https://doi.org/10.1063/5.0158240