자립 택셜 더블 헤테로 구조를 얻기위한 한 단계 제조 방법이 제공된다. 이 방법은 증가 된 성능과 출력 전기 압전 나노 발전기로 이어지는 단일 헤테로 에피보다 높은 수밀도 ZnO에 커버리지를 달성 할 수 있었다.
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방법 논문
예열 열수를 사용하여 Piezoelectrical 나노 발전기에 대한의 ZnO 나노 막대 / 그래 핀 / ZnO의 나노로드 에피 택셜 더블 헤테로 구조의 제조
이 논문에서
요약
초록
잘 정렬 된 ZnO 나노 구조를 집중적으로 뛰어난 물리적 특성과 엄청난 응용 프로그램에 대한 지난 10 년 동안 연구되어왔다. 여기서는 된 ZnO 나노 막대 / 그라 / 산화 아연 나노 막대 이종 이중 자립 합성 한 단계 제조 기술을 설명한다. 더블 헤테로 구조의 제조는 열 화학적 기상 증착 (CVD)을 사용하여 기술 및 열수를 예열함으로써 수행된다. 또한, 형태 학적 특성은 주사 전자 현미경 (SEM)을 사용하는 것을 특징으로 하였다. 이중 헤테로 자립의 유틸리티는 압전 나노 발전기 제조에 의해 입증된다. 전기 출력은 상단과 하단에 그래 핀의 ZnO 나노 막대 어레이 사이 압전성의 커플 링 효과로 인해 단일 헤테로 구조에 비해 200 %까지 향상된다. 이 독특한 이중 헤테로 구조는 전기 및 광전기의 애플리케이션을위한 엄청난 잠재력을 가지고이러한 압력 센서, 바이오 센서 및 면역 염료 감응 태양 전지와 같은 많은 수의 나노로드의 밀도와 비 표면적이 필요한 장치.
서론
최근 휴대용 전자 기기 및 착용 형 장치는 밀리 와트 마이크로 와트 범위의 전력 원에 대한 엄청난 수요 결과 나노 기술 개발에 힘 입어 쾌적한 생활을위한 필수적인 요소가되었다. 휴대용 장치 및 착용 형 전원 상당한 접근법 3,4- 태양열 에너지 1,2-, 5,6- 및 기계적 소스 포함한 재생 에너지에 의해 달성되었다. 압전 나노 발전기는 집중적 같은 잎 (7), 음파 (8)과 인간의 9 인의 이동을 쳐다 봅니다 같은 환경에서 에너지 수확 장치에 대한 가능한 후보 중 하나로 연구되고있다. 나노 발전기를 기초 기본 원리는 압전 장벽 전위와 유전체 사이의 결합이다. 스트레인 된 재료에서 발생하는 압전 전위는 외부 CIRC 흐르는 과도 전류를 유도압전체와 유전체 사이의 계면에서의 전위의 균형 UIT. 나노 발전기의 성능에 의한 변형이 작은 열 응력이 높은 견고성과 응답하에 아래 견고성으로 압전 재료의 나노 구조물을 이용하여 개선 될 것이다.
일차원 산화 아연 나노 구조물 인해 예 매력적인 특성에 나노 발전기의 압전 재료에 대한 유망한 성분이고, 높은 압전성 (26.7 PM / V) (1....
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프로토콜
1. 화학 기상 증착 (CVD) 성장 단층 그래 핀의
참고 : 본 연구에 사용 된 그래 핀은 구리 상에 성장시켰다 (Cu)로 호 열 화학 기상 증착 (CVD) 기술 (도 1A)를 사용. 성장은이 시스템에 대해 2cm의 X의 10 cm의 영역에 걸쳐 균일하다.
- 각각 아세톤 온화한 흐름, 이소 프로필 알콜 (IPA) 및 증류수로 구리 호일 (2cm X 10cm)을 세척한다.
- 2인치 석영 관 (그림 1B)에서 청소 구리 호일을 놓은 다음 로터리 펌프를 사용하여 10 분 동안 진공 (약 1 mTorr로)와 실을 제거.
- 디지털화 노의 온도를 설정하고, 원하는 유속 (100 sccm의 아르곤 및 수소 50 SCCM) (도 1C)을 유지하면서, 995 ℃로 가열 램프 업.
- 단일 층 그래 핀 성장을 10 분 동안 메탄 (CH 4)의 20 SCCM을 소개합니다. 80 SC 유지아르곤과 수소 cm 처리량의 20 sccm의 프로세스.
- 로이 단계 1.4에 지정된 유량 5 분 이내에 실온으로 냉각시킵니다. 100 SCCM에서 아르곤 다시 실을 제거.
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결과
주사 전자 현미경 (SEM) 수열 성장 된 ZnO 나노 막대의 모폴로지도 6에 도시 된 본 이미지. 예열 열수 기술은 성장 시간에 따라 두 개의 서로 다른 나노 구조물이 발생할 수있다.도 6A는 5 hr의 성장시 그라 / PET 기판 상에 산화 아연 나노 막대의 일반적인 이미지를 나타낸다. 대조적으로,도 6b에 도시 된 이미지는 12 시간의 시점에서 성장 된 ZnO 나노 막대의 성장이 성공적 그래 핀의 상부에뿐만 아니라 그래 핀의 바닥뿐만 아니라 진행되는 것을 나타낸다. 양쪽의 ZnO 나노 막대를 수직으로 각각 2.49 및 0.70 ㎛의 평균 길이로, 그래 핀 층에 정렬된다. 성장 시간은 24 시간까지 증가로서도 6c에 도시 된 바와 같이, 또한, 그래 핀의 하단의 ZnO 나노 막대의 길이는 약 2 배 증가된다. 아래 O에의 ZnO 나노로드의 성장F.......
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토론
단일 층 그래 핀의 성공적인 성장을위한 기판으로 고려되어야한다 고품질 (> 99.8 %, 어닐링) 구리 호일 있습니다. 그렇지 단층 그래 핀은 그래 핀의 균일 극적 전도도 감소로 이어지는 구리 포일 위에 성장하지 않는다. 높은 온도에서 1 시간 어닐링은 구리 호일에서 어떤 오염 물질의 구리 호일 결정의 개선뿐만 아니라 제거 도움이 될 것이다.
산화 아연 나노 막대의 성장이 수열을 예열 조건에 따라, 따라서, 최적의 농도, 온도 및 성장 시간은 신중하게 조정되어야한다. 질산 아연 수화물 및 HMT의 농도의 ZnO 나노 막대의 직경을 결정하고, 첨가제 PEI 만의 ZnO 나노로드의 애스펙트 비의 향상을 제공 할뿐만 아니라, 장시간 (17, 18)에 대해 연속 된 ZnO 성장을 도울 것이다.
일반적인 독립형 단일의 SEM 이미지와이중 헤테로 구조는도 6에 나타낸다. 이들 도면.......
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공개 사항
저자는 경쟁하는 금전적 이해관계가 없음을 선언합니다.
감사의 글
본 연구는 한국연구재단(NRF)의 지원으로 이루어졌으며, 한국연구재단(MSIP)의 지원으로 이루어졌습니다(No.2014R1A2A1A1A11051146). 본 연구는 대한민국 정부지원연구재단 지원금(NRF-2014R1A1A2058350)의 지원도 받았다.
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재료
| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| Cu 호일 | , Alfa Aesar | 13382 | |
| 폴리(메틸메타크릴레이트)(PMMA) | Aldrich | 182230 | |
| 질산아연, 육수화물 | , 시그마-알드리치 | 228732 | |
| 헥사메틸렌테트라민(HMT) | 시그마-알드리치 | 398160 | |
| 폴리에틸렌이민(PEI) | 시그마-알드리치 | , 408719 | |
| 인듐 주석 산화물 (ITO) 코팅 PET | Aldrich | 639303 | |
| 실리콘 엘라스토머 키트 | Dow Corning | Sylgard 184 a, b | |
| 니켈 에칭 Type1 | Transene Company | 41212 |
참고문헌
- Lee, S., Lee, Y., Park, J., Choi, D. Stitchable organic photovoltaic cells with textile electrodes. Nano Energy. 9, 88-93 (2014).
- Pan, S., et al. Wearable solar cells by stacking textile electrodes. Angew. Chem.-Int. Edit. 53, 6110-6114 (2014).
- Yan....
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재인쇄 및 허가
