Preparazione di ZnO Nanorod / grafene / ZnO Nanorod epitassiale Doppia Heterostructure per piezoelettrico nanogeneratore utilizzando preriscaldamento Idrotermale
Summary
Metodo di fabbricazione di uno stadio per l'ottenimento autoportante epitassiale doppio eterostruttura è presentato. Questo approccio potrebbe raggiungere una copertura ZnO con una densità numero maggiore di quella del singolo epitassiale eterostruttura, portando ad un nanogeneratore piezoelettrico con una prestazione elettrica maggiore produzione.
Abstract
Nanostrutture ZnO ben allineati sono state intensamente studiate negli ultimi dieci anni per notevoli proprietà fisiche e applicazioni enormi. Qui, descriviamo una tecnica di fabbricazione di uno stadio per sintesi freestanding ZnO nanorod / grafene / ZnO nanorod doppio eterostruttura. La preparazione del doppio eterostruttura viene eseguita utilizzando deposizione di vapore chimico termica (CVD) e preriscaldo tecnica idrotermale. Inoltre, le proprietà morfologiche sono stati caratterizzati tramite microscopia elettronica a scansione (SEM). L'utilità di freestanding doppio eterostruttura è dimostrata dalla fabbricazione del nanogeneratore piezoelettrico. L'uscita elettrica è migliorata fino al 200% rispetto a quello di un singolo eterostruttura per effetto accoppiamento della piezoelettricità tra le matrici di nanotubi ZnO sulla parte superiore e inferiore di grafene. Questo doppio eterostruttura unico ha un enorme potenziale per le applicazioni di elettriche e optoelectricaldispositivi in cui sono necessarie l'alta densità numero e superficie specifica di nanorod, come sensore di pressione, immuno-biosensore e celle solari sensibilizzate colorante.
Introduction
Recentemente, i dispositivi elettronici portatili e indossabili diventato un elemento essenziale per una comoda vita a causa dello sviluppo nanotecnologie, che si traduce in enormi richieste di una fonte di alimentazione nell'intervallo microwatt per milliwatt. Approcci considerevoli per l'alimentazione di dispositivi portatili e indossabili sono stati raggiunti dalla energia rinnovabile, compresi 1,2 energia solare, termica 3,4 e 5,6 fonte meccanica. Nanogeneratore piezoelettrica sono state intensamente studiate come uno dei possibili candidati per il dispositivo di raccolta di energia da ambienti, come ad esempio il fruscio foglia 7, onda sonora 8 e il movimento dell'essere umano 9. Il principio alla base della nanogeneratore primario è l'accoppiamento tra il materiale e potenziale dielettrico piezoelettrico come barriera. Il potenziale piezoelettrico generato nel materiale tesa induce la corrente transitoria che fluisce attraverso il circ esternauit, che bilancia il potenziale all'interfaccia tra piezoelettrico e materiale dielettrico. Le prestazioni di nanogeneratori sarebbe migliorata utilizzando nanostruttura di materiale piezoelettrico a causa di robustezza sotto robustezza sotto stress elevato e la rispondenza alle minuscolo deformazione 10.
Monodimensionale ossido di zinco nanostruttura è un componente promettente per materiali piezoelettrici in nanogeneratore grazie alle sue proprietà interessanti, ad esempio, la sua elevata piezoelettricità (26,7 pm / V) 11, trasparenza ottica 12, e la sintesi facile utilizzando processo chimico 13. Idrotermale approccio per la coltivazione del nanorod ZnO ben allineati riceve una grande attenzione a causa di basso costo, sintesi rispettoso dell'ambiente e il potenziale per una facile scalabilità in su. Inoltre, la tecnica idrotermale preriscaldamento è facilmente controllabile in condizione sperimentale, con conseguente molti tipi di nuove nanostrutture, come nanoleaves 14,nanoflowers 15 e nanotubi 16. Le nuove nanostrutture consentono un effetto benefico sulle prestazioni dei dispositivi elettrici e opto laddove l'elevata superficie specifica dei materiali sia richiesta.
In questo protocollo, si descrivono le procedure sperimentali per la sintesi di più romanzo nanostruttura (vale a dire, autoportante doppio eterostruttura). La crescita di ZnO nanorod a interfaccia tra grafene e polietilene tereftalato (PET) substrato porta alla autosollevamento il nanorod di ZnO / grafene singolo eterostruttura, ottenendo il doppio eterostruttura indipendente. Inoltre, l'applicazione di questo fattibile nanostruttura unica per dispositivi elettronici e opto-elettrico è dimostrata da fabbricare una nanogeneratore piezoelettrico. Autoportante doppia eterostruttura fornisce non solo una elevata superficie specifica, ma anche un'alta densità numero di nanorod in una data area. Questo nanostruttura unica ha un enorme potenteIAL per applicazioni di dispositivi elettrici e optoelectrical, come sensore di pressione, immuno-biosensore e celle solari a tinta sensibilizzata.
Protocol
Representative Results
Discussion
Si prega di notare che l'alta qualità (> 99.8%, ricotto) di Cu foglio dovrebbe essere considerato come substrato per la crescita di successo del singolo strato di grafene. In caso contrario, il singolo strato di grafene non è cresciuto in modo uniforme su lamina di rame, che porta a diminuire drasticamente in conducibilità di grafene. Un ricottura 1 ora a temperatura elevata contribuirebbe al miglioramento della lamina cristallinità Cu nonché la rimozione di eventuali contaminanti dalla lamina Cu.
<p cla…Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
This work was supported by the National Research Foundation of Korea (NRF) grant funded by the Korea government (MSIP) (No.2014R1A2A1A11051146). This work was also supported by National Research Foundation of Korea Grant funded by the Korean Government (NRF-2014R1A1A2058350).
Materials
| Cu foil | Alfa Aesar | 13382 | |
| poly(methyl methacrylate) (PMMA) | Aldrich | 182230 | |
| zinc nitrate hexahydrate | Sigma-Aldrich | 228732 | |
| hexamethylenetetramine (HMT) | Sigma-Aldrich | 398160 | |
| polyethylenimine (PEI) | Sigma-Aldrich | 408719 | |
| indium tin oxide (ITO) coated PET | Aldrich | 639303 | |
| Silicone Elastomer Kit | Dow Corning | Sylgard 184 a, b | |
| Nickel Etchant Type1 | Transene Company | 41212 |
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