圧電半導体の複合ロッドにおける磁気的に誘導されたキャリア分布と圧電磁気学

Magnetically Induced Carrier Distribution in a Composite Rod of Piezoelectric Semiconductors and Piezomagnetics.

• Guolin Wang
• Jinxi Liu
• Wenjie Feng
• Jiashi Yang

抄録

本研究では、圧電半導体層と2つの圧電磁性層からなる複合ロッドの軸方向磁場印加下での挙動を研究しています。圧電半導体と圧電磁気学の現象論的理論に基づき、一次元モデルを構築し、解析的解を得る。その結果、軸方向に印加された磁界は圧電結合により伸長変形を生じ、伸長変形は圧電結合により分極を生じ、分極により移動電荷の再分布が生じることが明らかになった。このように、複合ロッドは、印加された磁場とキャリア分布の間に、圧電効果と圧電効果が組み合わされた結合を示す。この結果は、磁場に関連したピエゾトロニクスへの応用が期待されます。

In this work, we study the behavior of a composite rod consisting of a piezoelectric semiconductor layer and two piezomagnetic layers under an applied axial magnetic field. Based on the phenomenological theories of piezoelectric semiconductors and piezomagnetics, a one-dimensional model is developed from which an analytical solution is obtained. The explicit expressions of the coupled fields and the numerical results show that an axially applied magnetic field produces extensional deformation through piezomagnetic coupling, the extension then produces polarization through piezoelectric coupling, and the polarization then causes the redistribution of mobile charges. Thus, the composite rod exhibits a coupling between the applied magnetic field and carrier distribution through combined piezomagnetic and piezoelectric effects. The results have potential applications in piezotronics when magnetic fields are relevant.