氧化物纳米线阵列的区域选择性生长用于压电采集能量
Frank Eric Boye Anang1,2, Xuanwei Wei1, Jiushuai Xu1
1Institute of Semiconductor Technology, TU Braunschweig, 38104 Braunschweig, Germany.
Micromachines
|February 24, 2024
概括
氧化纳米线在基板上的区域选择性生长使压电纳米发电机 (PENGs) 成为可能. 添加SU-8聚合物层显著提高了设备输出电压,用于增强的能量收集应用.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 纳米技术 纳米技术
- 收集能源 收集能源
背景情况:
- 压电纳米发电机 (PENG) 对于微小规模的能源采集至关重要.
- 控制纳米结构的增长是优化PENG性能的关键.
- 面积选择性沉积技术对于图案设备制造是必要的.
研究的目的:
- 为了证明氧化 (ZnO) 纳米线 (NW) 阵列在有图案的基板上的区域选择性增长.
- 使用这些 ZnO NW 阵列来制造和描述 PENG 设备.
- 为了研究SU-8聚合物层对设备性能的影响.
主要方法:
- 微电子机械系统 (MEMS) 兼容的化学浴沉积 (CBD) 用于选择性 ZnO NW 的生长.
- 在有图案的基板上制造PENG设备.
- 使用COMSOL多物理来模拟电压潜力的有限元模型 (FEM).
- 在不同的施加力下进行性能测试.
主要成果:
- 成功实现了 ZnO NW 阵列的区域选择性生长.
- 制造的PENG设备产生了7.9mV的最大峰值输出电压.
- FEM模拟显示与实验结果有很好的一致性.
- 加入SU-8聚合物层将最大峰值输出电压提高到21.6mV,峰值功率密度为0.22μW/cm3.
- 输出电压几乎线性地依赖于施加的力.
结论:
- 区域选择性CBD是一种有效的方法,用于制造PENGs的ZnO NW阵列.
- 添加SU-8聚合物层显著提高了PENG的性能.
- 开发的方法显示了对高效的微观能源采集的希望.


