收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

ZnO超长微米线制备及其在压电应力传感器方面的应用

孙开通  
【摘要】: 作为新一代宽禁带半导体,ZnO具有许多优异的性质,比如场发射特性、化学和热学稳定性、高透明性、生物适应性以及宽电导率范围等,从而使ZnO在纳米科技的诸多领域有重要应用。人们针对ZnO的半导体压电耦合效应进行了广泛的研究,并成功制备了纳米发电机、压电场效应晶体管、压电二极管等器件。作为ZnO压电电子学的重要组成部分,压电应力传感器因其稳定的结构和高敏感度备受关注。目前ZnO压电应力传感器研究的二个主要问题是,如何获得可控的高质量ZnO微纳结构和如何实现器件与衬底的有效分离。本论文针对这两个主要问题展开深入研究,并获得了可喜的研究成果。 本文使用新颖的上游生长模式化学气相沉积方法制备出ZnO超长微米线。实验采用一个小石英管作为反应腔体,利用特殊的气流回流效应配合温度变化分别在上游端和下游端长成ZnO岛状薄膜和纳米四脚针状结构,其中ZnO岛状薄膜为ZnO微米线的催化层,用二次生长在上游端制备出ZnO超长微米线。SEM图显示ZnO微米线具有完美的晶体结构,实现了ZnO超长微米线的可控生长,为压电器件的制备打下坚实的基础。 ZnO与金属的接触特性是ZnO压电器件研究的重要组成部分,直接关系到器件的性能和应用。本论文分别研究了三种材料与ZnO微米线的接触特性后发现:In/ZnO可以形成稳定性和重复性都较好的欧姆接触;Au/ZnO同样形成欧姆接触,但是稳定性很差;Silver paste/ZnO在同样制备条件下可以形成三种接触特性,通过退火和树脂隔离处理,改善了其Ⅰ-Ⅴ特性。最后,分别从工艺、接触特性和金属自身属性等方面考虑,最后选择银浆作为与ZnO微米线接触的电极材料。 在高质量ZnO微米线和稳定电极接触的保证下,以聚四氟乙烯(PTFE)为衬底,环氧树脂为封装体,成功制备出了ZnO压电应力传感器,并利用热电子发射——扩散理论对器件的截止特性进行了有效的模拟。当对器件施加拉伸力时,Ⅰ-Ⅴ特性曲线产生向上弯曲和向下弯曲两种情况,我们利用压电电势理论对其进行了分析。对器件施加周期性拉伸力,器件显现出良好的敏感性、稳定性和可重复性,敏感度高达1010。利用一种非常简单的工艺将传感器件从衬底上分离出来,分离器件具有优秀的完整性、封闭性和自持性。分离后的传感器件可以用来检测外部应力,或用作机电开关,开关比高达12:1,此外,器件具备在光敏器件领域发展的潜力。ZnO分离压电应力传感器的成功制备为细胞生物学、生物流体力学以及MEMS等体系中的应力检测提供了有效的方法。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 席燕燕,黄怀国,郑志新,董平,周剑章,吴玲玲,林仲华;ZnO-聚苯胺复合膜的制备和性能研究[J];电化学;2003年01期
2 宋洋,阎研,邢英杰,俞大鹏,张树霖;ZnO纳米管的拉曼光谱学研究[J];光散射学报;2004年02期
3 李栋梁,董峰亮,邹炳锁;直接沉淀法制备纳米ZnO[J];化工新型材料;2002年06期
4 郑占丰,高学平,潘桂玲,鲍建莉,曲金秋,吴锋,宋德瑛;一维棒状ZnO的制备及电化学嵌锂性能研究[J];无机化学学报;2004年04期
5 陈建勋,赵瑞荣,秦毅红;影响氧化锌压敏陶瓷电性能的因素[J];矿冶工程;1999年01期
6 赵金安,张惠勤;SnO_2/ZnO及ZnO/SnO_2双层膜的气敏性质[J];化学研究;1999年04期
7 杨闵昊;梁涛;彭宇才;陈清;;碳纳米管/ZnO纳米复合体的制备和表征(英文)[J];物理化学学报;2007年02期
8 舒小林,胡望宇,王玲玲,张邦维,黄杨程,宋应东,肖汉宁;掺杂对纳米ZnO粉末晶粒度和结构的影响[J];湖南大学学报(自然科学版);2001年04期
9 郭薇,骆广生,王玉军;微波加热实现分子筛负载氧化锌及其效果表征[J];高校化学工程学报;2004年03期
10 方泽波,朋兴平,谭永胜,何志巍,王印月;ZnO∶Tb透明导电薄膜的制备及其特性研究[J];稀有金属;2004年03期
11 李春萍;郭林;王广胜;吕玉珍;徐惠彬;;ZnO纳米棒的拉曼和发光光谱研究(英文)[J];光散射学报;2006年01期
12 邹强;张之圣;李海燕;胡明;秦玉香;刘志刚;;聚乙烯醇辅助合成ZnO纳米带及其表征[J];高等学校化学学报;2006年07期
13 张德恒;射频溅射制备的多晶ZnO膜表面氧的吸附和脱附(英文)[J];物理化学学报;1995年09期
14 井立强,郑莹光,徐自力,董凤霞,孙晓君,蔡伟民,徐英凯;ZnO超微粒子的EPR特性和光催化性能[J];高等学校化学学报;2001年11期
15 井立强,孙晓君,郑大方,徐跃,李万程,蔡伟民;ZnO超微粒子的量子尺寸效应和光催化性能[J];哈尔滨工业大学学报;2001年03期
16 刘文静 ,樊惠玲 ,李春虎 ,郭汉贤;CO对ZnO脱硫行为的影响[J];太原科技;2001年06期
17 王敏,蒙继龙;透明导电氧化物薄膜的研究进展[J];表面技术;2003年01期
18 吕敏峰,崔作林,张志焜;Sol-Gel法制备ZnO∶Al透明导电薄膜[J];材料科学与工程;2003年02期
19 刘晓存,李艳君,单连梅;ZnO和CaF_2对C_3S和C_4A_3矿物形成的影响[J];建筑材料学报;2003年01期
20 郭敏,刁鹏,蔡生民;水热法制备高度取向的氧化锌纳米棒阵列[J];高等学校化学学报;2004年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 江浩;顾锋;李春忠;;水含量对溶剂热合成ZnO微结构的影响[A];中国颗粒学会第六届学术年会暨海峡两岸颗粒技术研讨会论文集(上)[C];2008年
2 沈伟;彭德全;沈晓丹;;先进无机材料表面的金属化—ZnO薄膜技术[A];全国第六届SMT/SMD学术研讨会论文集[C];2001年
3 沈伟;彭德全;沈晓丹;;先进无机材料表面的金属化——ZnO薄膜技术[A];2001年全国电子电镀年会论文集[C];2001年
4 王齐;周大成;邱建备;;稀土掺杂ZnO材料的发光特性研究进展[A];战略性新兴产业的培育和发展——首届云南省科协学术年会论文集[C];2011年
5 吴尝;朱克荣;周广东;;ZnO纳米晶的拉曼光谱[A];第十五届全国光散射学术会议论文摘要集[C];2009年
6 张铮;黄运华;李萍;廖庆亮;张跃;;基于ZnO纳米阵列的应力传感器构建及性能测试[A];2011中国材料研讨会论文摘要集[C];2011年
7 周小芳;;准单晶ZnO薄膜的制备及其光学特性研究[A];中国光学学会2011年学术大会摘要集[C];2011年
8 朱瑞;许宏钧;孙杨慧;张敬民;陈莉;徐军;俞大鹏;;原位观察单根ZnO纳米线同质外延生长[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集(第7分册)[C];2010年
9 万正芬;徐天宁;吴惠桢;原子健;邱东江;;ZnO薄膜光致发光的表面等离子体增强效应[A];2009年先进光学技术及其应用研讨会论文集(上册)[C];2009年
10 郭冠军;罗莉;戴强钦;黄方映;姚丽丽;;多孔氧化铝模板制备ZnO及其发光性能的研究[A];2011中国功能材料科技与产业高层论坛论文集(第一卷)[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 汤琨;ZnO中的杂质行为与p型掺杂[D];南京大学;2011年
2 张晓;ZnO基宽禁带稀磁半导体材料的制备及性能研究[D];南开大学;2010年
3 刘洋;过渡元素掺杂ZnO稀磁半导体的制备及性质研究[D];江苏大学;2011年
4 隋瑛锐;共掺杂p型ZnO和富氮Zr-N薄膜的制备、性能及表征[D];吉林大学;2010年
5 陈韬;ZnO薄膜的制备及其晶体管性能研究[D];复旦大学;2010年
6 胡懿;氧氩比和氢离子注入对ZnO薄膜微结构及光学性能的影响[D];武汉大学;2010年
7 李永峰;ZnO薄膜及其光电子器件中的晶格失配与应力问题研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2010年
8 杨通;P型ZnO薄膜的制备及其结构、光学和电学性质的研究[D];吉林大学;2011年
9 高世勇;ZnO薄膜和纳米结构的制备及其特性研究[D];吉林大学;2010年
10 刘伟景;ZnO稀磁半导体低维结构的制备和性能研究[D];华东师范大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 范晓玲;磁控溅射法制备ZnO薄膜及光电导探测器的研制[D];山东理工大学;2010年
2 锁雅芹;Na-Mg共掺杂ZnO薄膜的结构及光学性质研究[D];兰州大学;2010年
3 谢炜;ZnO与TiO_2的光催化及其光电转换耦合性能的比较[D];武汉理工大学;2010年
4 吕金鹏;Al~(3+)掺杂抗静电改性ZnO颜料制备及其质子辐照效应[D];哈尔滨工业大学;2010年
5 马金雪;ZnO超长微米线的制备及光学性质的研究[D];大连理工大学;2011年
6 孙开通;ZnO超长微米线制备及其在压电应力传感器方面的应用[D];大连理工大学;2010年
7 刘淑洁;水热法制备六方柱状ZnO微晶的形貌、结构与光催化性能[D];武汉理工大学;2011年
8 陈慧;ZnO薄膜和异质结构的光电性能研究[D];南京大学;2011年
9 尉静;ZnO薄膜和纳米晶须的制备及性能研究[D];山东师范大学;2010年
10 何俊刚;ZnO光电导纳米材料及其半导体性质研究[D];广州大学;2010年
中国重要报纸全文数据库 前7条
1 本报记者 李宏乾;纳米涂料:大力发展 谨慎宣传[N];中国化工报;2002年
2 本报记者 梁红兵;关注超高亮度LED产业化[N];中国电子报;2002年
3 张军民高鹏飞;纳米氧化锌在断奶子猪饲料中的应用[N];中国畜牧兽医报;2008年
4 记者 赵伟 通讯员 郑原驰;2008年度全省科技进步奖揭晓[N];长春日报;2008年
5 郑原驰 记者 李林岩;省科学技术进步奖揭晓[N];吉林日报;2008年
6 韩文;韩国使用高效光催化活性剂制造抗菌陶瓷[N];中国包装报;2009年
7 记者魏公铭;氧化锌纳米颗粒杀菌分子机理取得新进展[N];中国食品报;2011年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978