研究目的
开发MgxZn1-xO作为摩擦纳米发电机(TENGs)的新型摩擦电材料,并研究其功函数可调性以提升TENG性能。
研究成果
通过改变Mg含量和表面晶面,可有效调控MgxZn1-xO薄膜的功函数,从而显著提升摩擦纳米发电机(TENGs)的输出性能。与ZnO薄膜相比,采用MgxZn1-xO薄膜的TENG输出电压和总电荷量分别提升了55倍和90倍。通过调整MgxZn1-xO薄膜的择优生长取向来改变相对功函数,可实现摩擦输出极性的反转。
研究不足
该研究聚焦于MgxZn1-xO薄膜的功函数可调性及其对TENG性能的影响,但未探讨器件构型优化以实现最大输出。
1:实验设计与方法选择:
采用射频磁控溅射法,使用Mg0.2Zn0.8O单靶材沉积MgxZn1-xO薄膜;PDMS薄膜通过旋涂法制备。
2:2Zn8O单靶材沉积MgxZn1-xO薄膜;PDMS薄膜通过旋涂法制备。 样品选择与数据来源:
2. 样品选择与数据来源:采用PET-ITO基底进行薄膜沉积。
3:实验设备与材料清单:
扫描电镜(日立SU8000)、X射线衍射仪(布鲁克D8 Discover)、透射电镜(日本电子JEM-2100F)、X射线光电子能谱仪(PHI 5000 VersaProbe)、能量色散X射线光谱仪(日立SU8000)、开尔文探针力显微镜(布鲁克Dimension Icon)。
4:0)、X射线衍射仪(布鲁克D8 Discover)、透射电镜(日本电子JEM-2100F)、X射线光电子能谱仪(PHI 5000 VersaProbe)、能量色散X射线光谱仪(日立SU8000)、开尔文探针力显微镜(布鲁克Dimension Icon)。 实验流程与操作步骤:
4. 实验流程与操作步骤:通过SEM截面图像测量薄膜厚度;由XRD和TEM确定生长方向;利用XPS和EDX分析表面成分;采用SKPM测量表面粗糙度与电势。
5:数据分析方法:
功函数数据源自SKPM测量结果;摩擦电输出性能通过KEITHLEY 6514测试仪测定。
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获取完整内容-
SEM
SU8000
HITACHI
Measuring film thickness from cross-sectional images
-
XRD
D8 Discover
Bruker
Determining the growth direction of the as-deposited films
-
TEM
JEM-2100F
JEOL
Determining the growth direction of the as-deposited films
-
EDX
SU8000
HITACHI
Analyzing the composition at the surface
-
SKPM
Dimension Icon
Bruker
Measuring surface roughness and potential (effective work function)
-
KEITHLEY
6514
KEITHLEY
Testing equipment for circuit output
-
XPS
5000 VersaProbe
PHI
Analyzing the composition at the surface
-
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