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oe1(光电查) - 科学论文

17 条数据
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  • 光诱导极性反转及新型金属/半导体摩擦纳米发电机的增强效应

    摘要： 我们报道了一种基于金(Au)和二氧化钛(TiO2)作为摩擦层的新型金属/半导体摩擦纳米发电机(TENG)。光照条件下，电流极性较暗态迅速反转：短路负电流约增加12倍，正电流约增加2倍。特别值得注意的是，由于器件中形成了金属-半导体肖特基接触，出现了光电流平台现象。通过系统分析暗态和光照条件下的电荷转移过程发现，TiO2表面积累大量光电子及电导率提升是导致电流极性反转和光照下电流显著增强的原因。本研究为提升TENG输出性能提供了新途径，并深化了对表面态（特别是极性效应）影响摩擦发电性能的认知。

    关键词： 超薄金、光电子、摩擦电极性反转、摩擦纳米发电机、二氧化钛表面态

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • 用于摩擦纳米发电机的金属纳米线-聚合物基质混合层

    摘要： 在本研究中，我们探究了金属-聚合物杂化层的表面电势及其对摩擦纳米发电机（TENG）性能的影响。通过分别将银纳米线（AgNWs）嵌入具有正摩擦电势和负摩擦电势的两种不同聚合物中，制备了模型杂化体系。利用开尔文探针力显微镜系统研究了该杂化体系的表面电势。结果表明，由于功函数差异，杂化层各组分会相互影响，并获得以下两个重要发现：首先，各聚合物的表面电势显著向银偏移，同时银的表面电势也向各聚合物偏移；其次，更高的银纳米线密度会导致聚合物中银诱导的电荷密度增加，从而引起聚合物表面电势更大幅度的偏移。TENG性能测试表明，AgNW-聚合物杂化层接触面与作为顶部摩擦电层的全氟烷氧基烷烃（或尼龙）之间的摩擦电势差决定了TENG的性能。我们对由两种不同表面电势材料构成的杂化表面进行的系统研究，为高性能TENG摩擦电层的设计提供了重要见解。

    关键词： 摩擦纳米发电机、银纳米线、开尔文探针力显微镜、混合、表面电位

    更新于2025-09-23 15:22:29

  • 摩擦电控发光二极管的理论建模分析

    摘要： 本文展示了将摩擦纳米发电机（TENG）作为机械光触发手段来控制基于氮化镓（InGaN）的发光二极管（LED）。LED的光提取是一个包含两个连续步骤的过程：首先，通过调节晶体管沟道宽长比，利用TENG产生的电压控制MOSFET晶体管的栅源电流；其次，将MOSFET晶体管产生的漏源电流作为注入电流传输至LED，从而激发其表面向空气的自发辐射。研究考察了红、绿、蓝三种LED颜色。在P型与N型MOSFET晶体管配置下，均观察到RGB波长波段内这些InGaN基LED产生显著发射功率。通过优化TENG-MOSFET-RGB LED组合几何结构、尺寸参数及MOSFET晶体管漏源极间偏置电压，可实现对发射光谱的调控。随着TENG作为能量收集技术的最新进展，本研究为提升各类LED器件的光提取效率提供了新方法。鉴于光电器件性能的提升，摩擦光电子学领域日益受到关注，本工作首次（据我们所知）基于有限元建模提出了理论框架，不仅深入揭示了摩擦光电子器件的工作原理，更为未来器件设计提供了指导准则。

    关键词： 金属氧化物半导体场效应晶体管、发光二极管、有限元建模、摩擦纳米发电机、摩擦光电子学

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 聚偏氟乙烯作为摩擦纳米发电机与自供电传感器的功能材料研究进展

    摘要： 自2012年摩擦纳米发电机（TENG）这一新型能量收集技术问世以来，器件制造工艺与机械系统设计的快速发展使瞬时输出功率显著提升至数十毫瓦/平方厘米量级。基于这项创新技术，众多研究者通过实验证明多种便携式/可穿戴设备无需外接电源即可运行。本文全面综述了聚偏氟乙烯（PVDF）基聚合物作为TENG高效介电材料的研究进展——这类材料能进一步提升输出功率以加速TENG商业化进程，同时探讨了相关材料的基础性问题。最后我们还将评述基于PVDF聚合物摩擦电与压电效应的传感器应用。

    关键词： 传感器，摩擦纳米发电机，聚偏氟乙烯

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • Cd(OH)2@ZnO纳米线薄膜晶体管及具有摩擦纳米发电机调控浮动离子栅的紫外光探测器

    摘要： 纳米线薄膜表面吸附的离子（如O2-）可作为浮栅，显著调控薄膜的电子与光电子特性。但由于缺乏对表面离子的调控手段，这种浮离子栅尚未应用于电子与光电子纳米器件的开发。本研究基于摩擦纳米发电机（TENG）引发的气体放电效应，实现了Cd(OH)2@ZnO纳米线薄膜表面离子的可控调节，并以此浮离子栅为基础制备了薄膜晶体管（TFT）和薄膜光电探测器（TFP）。该浮离子栅TFT的电流可通过控制TENG工作循环次数实现阶梯式调控，最大开关比达4.0×105。在紫外光照射下的浮离子栅TFP中，光电流开关比与恢复时间常数分别达到2.7×107和0.53秒，灵敏度与恢复速度同步提升1350倍和946倍。研究确认O2-为纳米线薄膜表面离子并阐明了调控机制。由于TENG具有低成本、易操作的特点，基于TENG的浮离子栅技术为通过构建器件系统开发高性能新型电子与光电子纳米器件提供了可行方案。

    关键词： TENG（摩擦纳米发电机）、紫外光电探测器、氧化锌纳米线薄膜、空气放电

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 摩擦纳米发电机：新时代能源的基石

    摘要： 随着世界迈入物联网与人工智能时代，硬件领域最关键的发展在于多功能传感阵列系统——这构成了迈向智能世界的第四次工业革命基础。鉴于海量传感器需要具备移动性，物联网的成功运行依赖于分布式能源供给，这些能源可来自太阳能、热能、风能以及机械触发/振动。由王中林团队研发的摩擦纳米发电机（TENG）作为机械能收集技术，是新时代能源的最佳选择之一，因为摩擦起电是一种普遍存在且材料选择丰富的效应。相比依赖外部供电的被动传感器，TENG驱动的自供能主动传感器具有革命性意义，其重要性堪比通信技术从有线到无线的跨越。本文系统综述了TENG的基础理论、实验研究及应用实践，将其作为新时代能源基石，重点阐述四大应用领域：微纳电源、自供能传感器、大规模蓝色能源和直接高压电源。同时提出了未来十年TENG研发与商业化的路线图。

    关键词： 物联网、能量收集、摩擦纳米发电机、人工智能、自供电

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 埋藏式氧化铟锌层在摩擦纳米发电机性能提升中的作用

    摘要： 通常，摩擦纳米发电机（TENGs）的输出电流远低于输出电压，这在很大程度上限制了其性能提升。为此，学界已投入大量研究来解决这一问题。本研究提出一种通过将氧化铟锌（IZO）层嵌入摩擦电聚合物摩擦层下方来增强摩擦电输出电流的简易方法。该IZO层提供高界面态密度，可作为电荷储存库。在TENG的摩擦接触-分离运动过程中，电子可存储于或泵出于这些态中。通过优化IZO层特性，TENG的输出性能得到显著改善，产生约25 mW/cm2的输出功率密度。具体而言，获得了约140 V的输出电压和约180 μA/cm2的电流密度，较无IZO层的TENG分别提升了4倍和9倍。本方法受摩擦层磨损影响较小，能有效提升TENG的性能。

    关键词： 摩擦纳米发电机，氧化铟锌，界面态密度

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • MgxZn1-xO的可调功函数使其成为摩擦纳米发电机的可行摩擦材料

    摘要： 自从摩擦纳米发电机（TENGs）发明以来，其输出性能通过材料表面改性、器件结构优化等多种途径得到提升，但鲜少通过开发新型摩擦材料实现。本研究采用磁控溅射法制备了MgxZn1-xO薄膜作为可行摩擦材料，与聚二甲基硅氧烷（PDMS）构成TENG摩擦副。通过开尔文探针显微镜测量发现，通过调节镁组分x值和暴露晶面可有效调控MgxZn1-xO薄膜的功函数——该参数被证实主导着电荷转移行为。此外，薄膜厚度对输出性能也具有重要影响。实验表明：相比ZnO薄膜TENG，采用MgxZn1-xO薄膜的TENG输出电压和总电荷量分别实现了55倍和90倍的显著提升。更引人注目的是，在固定镁含量条件下，通过改变MgxZn1-xO薄膜的择优生长取向来调节相对功函数，可实现摩擦输出极性的反转。

    关键词： 表面晶面、摩擦纳米发电机、功函数、氧化锌、MgxZn1-xO、厚度效应

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 基于MXene多孔薄膜与激光诱导石墨烯电极集成的多功能高柔性摩擦纳米发电机

    摘要： 农业系统中大量机械能（如叶片摆动能）以及日常生活中广泛存在的书写运动等环境耗散能量尚未得到充分利用。为此，为解决这些问题并克服传统电池的局限性，我们基于MXene与聚二甲基硅氧烷（PDMS）复合薄膜（PDMS/MXene）及激光诱导石墨烯（LIG）电极，制备了一种高度柔韧且高效的新型摩擦纳米发电机（TENG）。通过在PDMS中引入导电且带负电的MXene来制备多孔薄膜，不仅提升了导电性，还增强了摩擦起电负性，从而使输出性能显著提高，达到纯平面PDMS基TENG的7倍。这种兼具优异性能、良好粘附性和卓越柔韧性的TENG成功应用于叶片摆动能收集，并作为书写板采集书写能量。此外，我们还开发了基于MXene的TENG阵列，作为用于手写识别的自供电传感器。由此可见，MXene基TENG在收集农业领域（如叶片摆动能）和人体活动（如书写）的机械能方面具有巨大潜力，还可进一步应用于平板书写/触觉传感、机器人技术及人机交互领域。

    关键词： MXene（MXene材料）、书写能源、激光诱导石墨烯、摩擦纳米发电机、叶片摆动能源

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 具有双功能纳米皱纹减反PDMS薄膜的混合能量收集器，用于增强来自阳光和雨滴的能量转换

    摘要： 由太阳能电池和雨滴摩擦纳米发电机（WD-TENG）组成的混合能量收集器被报道可根据环境变化从阳光或雨滴中获取能量。然而现有集成式WD-TENG总会降低太阳能电池的光吸收率，导致其效率下降。本研究引入双功能纳米皱纹聚二甲基硅氧烷（nw-PDMS）薄膜构建混合能量收集器，该薄膜同时作为太阳能电池的减反层和WD-TENG的摩擦电层，同步提升光能和雨滴的能量收集效率。通过减反涂层的显著增透作用，太阳能电池的光电转换效率从12.55%提升至13.57%。此外，凭借nw-PDMS薄膜的高纵横比、表面氟化和强疏水性，WD-TENG的开路电压（VOC-T）和短路电流（ISC-T）分别大幅增强385.5%和299.1%。本研究提出的双功能nw-PDMS薄膜为设计高输出性能混合能量收集器提供了简便策略，该方法适用于硅基太阳能电池及其他类型光伏器件。

    关键词： 太阳能电池、纳米结构、雨滴能量、摩擦纳米发电机、减反射涂层

    更新于2025-09-19 17:13:59