一維取向納米ZnO陣列的制備及其在納米發(fā)電機(jī)中的應(yīng)用.pdf

1、一維取向ZnO納米陣列具有良好的光電和壓電性質(zhì),ZnO納米材料生長制備工藝簡單、多樣。近來,一維取向ZnO納米陣列在納米發(fā)電機(jī)和微納米系統(tǒng)電源上的研究更是納米電子學(xué)和壓電領(lǐng)域的研究熱點,世界各國科研人員對它投入了極大的關(guān)注。
　　 本文采用不同方法,制備了一維取向ZnO納米陣列,在研究其微結(jié)構(gòu)和生長機(jī)理的同時,重點對一維納米ZnO陣列在機(jī)械振動和電磁作用下的壓電特性和電流輸出機(jī)制進(jìn)行了研究,對其在納米發(fā)電機(jī)上的應(yīng)用進(jìn)行了探討。論

2、文主要內(nèi)容和創(chuàng)新點如下:
　　 1.在不同條件下,分別用水熱合成法和化學(xué)氣相沉積法制備了一維取向ZnO納米陣列,研究結(jié)果證明采用Zn-NH3·H2O前軀體的水熱合成法生長的一維取向ZnO納米陣列比其他工藝方法具有更佳的微結(jié)構(gòu)特征和導(dǎo)電特性,該方法重復(fù)性好,生長溫度低,可直接在Zn片上制備大面積一維取向ZnO納米陣列。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn),通過調(diào)節(jié)反應(yīng)溶液濃度和反應(yīng)時間,可獲得不同長徑比和生長密度的樣品。對所制得樣品進(jìn)行了X射線衍射(XR

3、D)、掃描電子顯微鏡(SEM)和透射電子顯微鏡(TEM)等方法的測試分析,討論了Zn-NH3·H2O水熱法生長一維取向納米ZnO陣列的兩步生長機(jī)理。
　　 2.利用Zn-NH3·H2O水熱合成法生長的不同長徑比和生長密度的ZnO納米陣列樣品組裝了各種壓電型納米發(fā)電機(jī)模型,對這些納米電機(jī)的輸出電流進(jìn)行了測試和比較,分析發(fā)現(xiàn)在外界機(jī)械振動激勵下,納米線長度和生長密度的增加都有助于提高納米發(fā)電機(jī)的輸出電強(qiáng)度和效率,研究結(jié)果對ZnO納米

4、發(fā)電機(jī)輸出電流密度的提高提供了研究基礎(chǔ)。
　　 3.在原始納米發(fā)電機(jī)模型的基礎(chǔ)上,創(chuàng)造性的改進(jìn)了并在國內(nèi)首次提出了一種利用高頻電磁輻射信號也即交變電磁場驅(qū)動的新型ZnO納米陣列納米發(fā)電機(jī),該納米電機(jī)模型可成功的將電磁輻射能轉(zhuǎn)換為電能。初步分析了其發(fā)電機(jī)理,探討了這種發(fā)電機(jī)模型的輸出特性,分析了激勵信號源與電機(jī)模型間距離、角度對電機(jī)輸出電流特性的影響。這種以交變電磁信號激勵的ZnO納米發(fā)電機(jī),大大拓展了ZnO納米發(fā)電機(jī)的適用范圍,