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oe1(光电查) - 科学论文

7 条数据
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  • 单颗BaTiO?纳米颗粒中压电效应的尺寸反比依赖性

    摘要： 通过配备精密电荷计和原位透射电子显微镜压痕台的透射电镜，对单颗钛酸钡（BT）纳米颗粒（NPs）的压电电荷系数d33进行了表征。研究发现，在小于临界直径（D；通常认为<100纳米是钛酸钡保持铁电性的下限值）的纳米颗粒中，获得了高达1775 pC/N的异常高d33值。随着BT纳米颗粒尺寸D的减小，其压电纳米发电机的机械转换效率提升，该结果与单颗粒压缩测量的d33数据相符。这种对铁电材料中尺寸D效应的量化研究，可为开发高效高功率的纳米结构压电能量器件（如压电纳米发电机）提供指导。

    关键词： 原位透射电子显微镜、尺寸效应、扫描透射电子显微镜、铁电体、压电体、纳米发电机

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • 掺镧p型氧化锌纳米线增强压电性能用于柔性纳米发电机

    摘要： 近年来，能量收集作为一种将废弃能源转化为可用能源的可行方法备受关注。其中压电式能量收集器因其结构简单且不受天气等环境条件限制而备受重视。随着低功耗驱动的电子设备小型化趋势发展，采用各类纳米结构材料的压电纳米发电机（PENGs）正被研发。氧化锌纳米线（NWs）是PENGs应用最广泛的材料。然而尽管n型氧化锌纳米线研究广泛，p型氧化锌纳米线因稳定性差导致研究不足。本研究通过水热法合成了镧掺杂p型氧化锌（La:ZnO）纳米线以拓展p型氧化锌应用并评估其作为PENGs的潜力。XRD分析表明La3?离子实现良好掺杂且未形成任何杂相，与未掺杂氧化锌相比引起了晶格参数变化。通过XPS分析研究了La:ZnO纳米线的表面元素组成，采用SEM和TEM观察了其形貌。我们进一步测试了未掺杂与镧掺杂氧化锌纳米线的压电输出性能，发现由于p型半导体的电子屏蔽效应，La:ZnO纳米线展现出更优的压电输出性能。

    关键词： p型氧化锌、镧掺杂、柔性器件、氧化锌纳米线、纳米发电机

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • 纳米级LuFeO?：形貌依赖的正交/六方相构成及纳米发电机应用

    摘要： 在多铁性材料LuFeO3中，六方相（-h）是非晶态向正交相（-o）转变过程中出现的中间亚稳态相，且具有铁电特性。迄今为止，该相仅能在衬底支撑的少数层超薄膜形式下稳定存在。本文研究表明，纳米系统内禀的表面诱导应变场可自稳定该相，且六方相与正交相的构成比例取决于纳米材料的形貌。因此，纳米颗粒（纳米纤维）通过应变调控使o:h比例达到约75:25（23:77）。将纳米级LuFeO3掺入PDMS后，其纳米发电机性能与铁电相含量相符，展现出优异表现。

    关键词： 纳米发电机、纳米粒子、LuFeO3、相组成、多铁性、纳米纤维

    更新于2025-09-23 13:08:59

  • [IEEE 2018年第19届国际电子封装技术会议（ICEPT）- 上海（2018.8.8-2018.8.11）] 2018年第19届国际电子封装技术会议（ICEPT）- 带有ZnO纳米线的微金字塔硅晶圆作为高效压电纳米发电机

    摘要： 压电纳米发电机（PENG）是纳米技术发展中的重要里程碑。这种在纳米尺度将机械能转化为电能的装置，依赖于纳米材料压电性与半导体特性的耦合效应，为环境能量采集实现自供能纳米技术提供了潜在解决方案。如何提高转换效率仍是当前PENG面临的核心挑战之一。基于压电纳米发电机的基础研究，我们提出一种简单、稳健且可扩展的纳米线纳米发电机制备方法：先在硅晶圆微金字塔纹理表面生长氧化锌纳米线，再将两片氧化锌纳米线面对面贴合的基底简单组合即构成纳米发电机。该结构能多方位收集机械能——当采用40千赫兹超声波驱动时，这种金字塔构型的氧化锌纳米线纳米发电机可产生平均约3纳安的压电电流信号。

    关键词： 金字塔Si、压电效应、ZnO纳米线、纳米发电机

    更新于2025-09-10 09:29:36

  • [2018年新兴器件与智能系统国际会议(ICEDSS) - 印度蒂鲁琴杜尔(2018.3.2-2018.3.3)] 2018年新兴器件与智能系统国际会议(ICEDSS) - 基于有限元法的压电材料在纳米发电机应用中的性能分析

    摘要： 本研究表明，通过分析ZnO、CdS、BaTiO3、LiNbO3、AlN和PZT等宽带隙材料的压电特性，揭示了其在纳米发电机中的潜在应用价值。研究采用传统能量收集用PZT材料及ZnO、BaTiO3、ZnO、AlN、LiNbO3和CdS等替代材料，建立有限尺寸的完美圆柱形纳米棒模型，并通过解析与模拟方法论证了这些材料的性能潜力与优势。针对长度分别为500nm和600nm、直径各异的圆柱形纳米棒压电势能进行分析，结果显示数值计算与模拟结果高度吻合（偏差仅7%）。这类纳米线系统可应用于BJT和FET等电压控制器件、能量收集系统及生物医学传感领域。研究采用Comsol Multiphysics通过有限元法(FEM)计算纳米棒的弯曲变形，结果表明：纳米线产生的电势与z轴方向长度无关，其表面压电势与纳米线受力方向的位移成正比，与长径比的立方成反比。当纳米棒一端固定施加100nN作用力时，产生的约±2.3V压电势足以驱动各类晶体管栅极电压并适用于传感应用。

    关键词： 纳米线、有限元法、压电材料、纳米发电机

    更新于2025-09-09 09:28:46

  • 电纺PVDF/NP-ZnO纳米纤维在环境能量收集中的应用研究

    摘要： PVDF是最广泛应用的四种晶相介电聚合物之一，其中仅β相具有压电特性，可通过静电纺丝法制备。本研究采用不同比例的二甲基甲酰胺(DMF)与四氢呋喃(THF)混合溶剂、两种聚合物浓度及多种ZnO含量，制备了PVDF/NP-ZnO纳米纤维复合材料。对成功形成纳米纤维的样品进行了表征，结果表明：当聚合物与氧化锌浓度较低且两种溶剂比例相同时，能形成结构良好的纳米纤维。为研究合成条件对纳米纤维形貌和直径的影响，实验设置了不同时间间隔和注射速率进行制备。结果显示：较短时间间隔内需降低注射速率，才能形成无节点和喷射物的均匀纳米纤维。最终基于最优样品制备了柔性压电纳米发电机，并在振动机械力作用下测试，获得最大输出功率32 nW/cm2。使用更均匀且拉伸的纳米纤维可获得更大的输出电流和电压。

    关键词： 纳米纤维、纳米发电机、聚偏氟乙烯、氧化锌、静电纺丝

    更新于2025-09-04 15:30:14

  • a-Si薄膜对a-Si/ZnO叠层压电能量收集器性能的影响

    摘要： 在这封信中，我们展示了通过结合非晶硅（a-Si）和氧化锌（ZnO）薄膜制备并表征的压电微能量收集用氧化锌基纳米发电机。我们利用a-Si薄膜作为中间层，在氧化铟锡（ITO）涂覆的萘二甲酸乙二醇酯衬底上组装了多个a-Si/ZnO堆叠压电纳米发电机（SZPNG）。研究了a-Si层厚度对SZPNG输出电压的影响，并证明了存在使输出电压最大化的最佳a-Si厚度。总体而言，SZPNG产生的输出电压高于缺乏a-Si中间层的传统氧化锌基压电纳米发电机（ZPNG），表明性能得到提升。特别是，基于最佳a-Si厚度的SZPNG其输出电压比传统ZPNG高出六倍。这种性能提升归因于ITO/a-Si界面处的肖特基势垒阻止了屏蔽效应，以及a-Si相对较高的介电常数（εr≈13）最小化了ZnO层中感应压电电势的损失。本文结果有望助力未来更先进的氧化锌基压电纳米发电机的开发。

    关键词： 压电能量收集、氧化锌、非晶硅、肖特基势垒、纳米发电机

    更新于2025-09-04 15:30:14