在不同种子层结构的柔性衬底上制备压电ZnO纳米线能量采集器

由 ty10086 提交于 周三, 08/25/2021 - 15:47
文章英文标题
Fabrication of Piezoelectric ZnO Nanowires Energy Harvester on Flexible Substrate Coated with Various Seed Layer Structures
正文
柔性压电纳米发电机( PENGs )由于具有实现自供电传感器和低功耗电子的巨大潜力，在机械能收集方面极具吸引力。本文在柔性透明的聚二甲基硅氧烷( PDMS )衬底上制备了一种基于氧化锌( ZnO )纳米线( NWs )的PENG。采用水热合成法在两种不同的种子层结构上沉积了ZnO纳米线，即金( Au ) / ZnO和锡掺杂铟氧化物( ITO ) / ZnO。随着ZnO纳米线的结构和形貌分析，我们也对ZnO纳米线基柔性PENGs的电学特性进行了研究。为了评价PENG器件结构的适宜性，对其电输出性能进行了研究。通过施加3 N的周期性机械力，ZnO NWs基柔性PENG产生了最大均方根( RMS )电压，平均功率分别为2.7 V和64 n W。此外，器件性能的比较表明，采用ITO / ZnO种子层结构可以获得较高的电输出。提出的基于ZnO NWs的PENG结构可以为便携式电子产品的供应提供灵活、性价比高的器件。
文章内容（英文）
Flexible piezoelectric nanogenerators (PENGs) are very attractive for mechanical energy harvesting due to their high potential for realizing self-powered sensors and low-power electronics. In this paper, a PENG that is based on zinc oxide (ZnO) nanowires (NWs) is fabricated on flexible and transparent Polydimethylsiloxane (PDMS) substrate. The ZnO NWs were deposited on two different seed layer structures, i.e., gold (Au)/ZnO and tin-doped indium-oxide (ITO)/ZnO, using hydrothermal synthesis. Along with the structural and morphological analyses of ZnO NWs, the electrical characterization was also investigated for ZnO NWs-based flexible PENGs. In order to evaluate the suitability of the PENG device structure, the electrical output performance was studied. By applying a periodic mechanical force of 3 N, the ZnO NWs-based flexible PENG generated a maximum root mean square (RMS) voltage and average power of 2.7 V and 64 nW, respectively. Moreover, the comparison between the fabricated device performances shows that a higher electrical output can be obtained when ITO/ZnO seed layer structure is adopted. The proposed ZnO NWs-based PENG structure can provide a flexible and cost-effective device for supplying portable electronics.
来源出处
Journal|[J]NanomaterialsVolume 11, Issue 6. 2021. PP 1433-1433
DOI
https://doi.org/10.3390/NANO11061433

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