微/纳米机械谐振器的光学驱动已经在各种材料平台和几何形态上得到了发展。鉴于半导体材料在计算机、手机、太阳能电池、激光、光电二极管和微/纳米机械传感器等设备中普遍存在的技术,半导体材料的光学驱动引起了人们极大的兴趣。它们普遍存在的一个主要原因是它们能够大批量、高产量地制造微/纳米器件。最常用的光驱动机制是辐射压力和光热力。辐射压力是一个弱力;因此,需要大的光强度和/或复杂的光学设置,这限制了其应用的环境。光热驱动的机械结构可以承受较大的应变,但其频率响应受到材料热常数的限制。这些机制的进一步限制是需要额外的步骤集成一个电子传感器来量化光诱导应变。总之,辐射压力和光热力已经被用于光驱动由半导体压电材料如砷化镓(GaAs)制备的微/纳米机械结构。在这些材料中,光电和压电特性的耦合尚未得到充分的探索,这带来了一种新型的光驱动,研究人员称之为光电-压电效应(PVPZ)。
近日,加拿大麦克马斯特大学工程物理系A.Rampal和R.N.Kleiman通过电测量,通过直接压电效应,在一个新的扭转谐振器中光诱导应变来证明这一效应。采用晶格匹配单晶分子束外延(MBE)生长的GaAs光电二极管异质结构制作了微尺度扭转谐振腔。发现应变取决于砷化镓电光响应率和压电常数的乘积。光电-压电效应具有重要的潜在应用,如可用于神经形态光子芯片的可配置光学电路的开发、深度学习大数据处理和量子电路的开发。相关研究工作发表在《Microsystems & Nanoengineering》上。(丁雷)
文章链接:A.Rampaland R.N.Kleiman,Optical actuation of a micromechanical photodiode via the photovoltaic-piezoelectric effect,Microsystems & Nanoengineering(2021).https://doi.org/10.1038/s41378-021-00249-y.